1. No category

CENTRO EDUCATIVO SALESIANOS TALCA
SEDE SUR: 2 SUR 1147 – FONOS (71) 233499-226257 - FAX (71) 237282
SEDE NORTE: 11 ORIENTE 1751 – FONO (71) 223330 – FAX (71) 221770
TALCA – VII REGIÓN
ESPECIALIDAD MECANICA AUTOMOTRIZ
MANUAL MODULO A-5
SISTEMAS DE SUSPENSIÓN Y
DIRECCIÓN
DEL AUTOMOVIL.
Profesor: Claudio Arellano Parada.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
1
Sistema de suspensión del automóvil.
Introducción
Se llama suspensión al conjunto de elementos elásticos que se interponen entre los órganos
suspendidos (bastidor, carrocería, pasajeros y carga) y los órganos no suspendidos (ruedas y
ejes).
Su misión es absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades del
terreno, asegurando así la comodidad del conductor y pasajeros del vehículo y, al mismo
tiempo, mantener la estabilidad y direccionabilidad de éste, para que mantenga la trayectoria
deseada
por
el
conductor.
Además también es necesario que cumplan con otras funciones complementarias:
•
•
•
•
•
•
•
Transmitir las fuerzas de aceleración y de frenada entre los ejes y bastidor.
Resistir el par motor y de frenada
Resistir los efectos de las curvas
Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido
Conservar el paralelismo entre los ejes y la perpendicularidad del bastidor
Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de balanceo
Aguantar la carga del vehículo
Cuando el vehículo circula por un terreno irregular, las ruedas están sometidas a una serie de
impactos que se transmiten a la carrocería a través de los elementos de unión. Si el terreno es
llano, las pequeñas irregularidades del mismo son absorbidas por la elasticidad de los
neumáticos. Cuando las irregularidades son grandes, los impactos producidos serían acusados
por los ocupantes del vehículo, de no mediar la suspensión; la unión elástica que ésta supone
es capaz de absorber dichas reacciones.
La absorción de estas reacciones se consigue por la acción combinada de los neumáticos, la
elasticidad de los asientos y el sistema de suspensión.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
2
Cuando un automóvil pasa sobre un resalte o sobre un hoyo, se produce un golpe sobre la
rueda que se transmite por medio de los ejes al chasis y que se traduce en oscilaciones.
Una mala conducción o un reparto desequilibrado de las cargas pueden también originar
"oscilaciones". Estos movimientos se generan en el centro de gravedad del coche y se
propagan en distintos sentidos. Los tres tipos de oscilaciones existentes serian:
•
•
•
Empuje: se produce al pasar por terreno ondulado
Cabeceo: debido a las frenada bruscas
Bamboleo: se genera al tomar curvas a alta velocidad.
Características
que
debe
reunir
la
suspensión
Como los elementos de suspensión han de soportar todo el peso del vehículo, deben ser lo
suficientemente fuertes para que las cargas que actúan sobre ellos no produzcan
deformaciones
permanentes.
A su vez, deben ser muy elásticos, para permitir que las ruedas se adapten continuamente al
terreno sin separarse de el. Esta elasticidad en los elementos de unión produce una serie de
oscilaciones de intensidad decreciente que no cesan hasta que se ha devuelto la energía
absorbida, lo que coincide con la posición de equilibrio de los elementos en cuestión; dichas
oscilaciones deben ser amortiguadas hasta un nivel razonable que no ocasione molestias a los
usuarios
del
vehículo.
La experiencia demuestra que el margen de comodidad para una persona es de 1 a 2
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
3
oscilaciones por segundo; una cifra superior excita el sistema nervioso, aunque tampoco
conviene bajar el valor mínimo porque se favorece el mareo.
Un muelle blando tiene gran recorrido y pequeño numero de oscilaciones bajo la carga,
mientras que un muelle duro tiene menor recorrido y mayor numero de oscilaciones. Este
mismo efecto se manifiesta al variar la carga que gravita sobre el muelle.
Influencia
de
la
carga
en
la
suspensión
Si en los vehículos las cargas fueran constantes resultaría fácil adaptar una suspensión ideal,
pero como esto no se da en ningún caso (al ser la carga variable, especialmente en vehículos
de transporte) los elementos elásticos deben calcularse para que aguanten el peso máximo sin
pérdida
de
elasticidad.
En estas condiciones es imposible obtener una suspensión ideal ya que, si se calcula para un
peso mínimo, la suspensión resulta blanda en exceso cuando aquel aumenta; si se calcula
para el peso máximo, entonces resulta dura cuando el vehículo marcha en vacío o con poca
carga.
Efectos
de
un
elemento
de
flexibilidad
variable
Se ha visto que las oscilaciones de la suspensión aumenta y disminuye en función de la carga
y el grado de dureza de los muelles. Por tanto, si se mantiene la oscilación constante,
conseguiríamos,
una
suspensión
que
se
acerca
a
la
ideal.
Para ello se tiene que colocar un elemento de unión cuya flexibilidad sea variable, de modo
que, al aumentar la carga, aumente asimismo su rigidez para mantener constante la
deformación.
Esto es muy difícil de conseguir con resortes metálicos; por tanto, las suspensiones basadas
en este tipo de elementos (ballestas, muelles, barras de torsión, etcétera.) necesitan llevar
acoplado un sistema amortiguador de oscilaciones que recoja la energía mecánica producida y
evite
su
transmisión
a
la
carrocería.
En las suspensiones neumáticas o hidroneumáticas se consigue la flexibilidad variable
aumentando o disminuyendo la presión interna en sus elementos, como se verá al estudiar
estos sistemas.
El sistema de suspensión esta compuesto por un elemento flexible (muelle de ballesta o
helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación
(amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas
por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
4
Componentes de la suspensión
El sistema de suspensión esta compuesto por un elemento flexible o elástico (muelle de
ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación
(amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas
por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.
Elementos
de
suspensión
simples
En las suspensiones simples se utilizan como elementos de unión, unos resortes de acero
elástico en forma de:
•
•
•
ballesta,
muelle helicoidal
barras de torsión
Estos elementos, como todos los muelles, tienen excelentes propiedades elásticas pero poca
capacidad de absorción de energía mecánica, por lo que no pueden ser montados solos en la
suspensión; necesitan el montaje de un elemento que frene las oscilaciones producidas en su
deformación. Debido a esto, los resortes se montan siempre con un amortiguador de doble
efecto que frene tanto su compresión como expansión..
Ballestas
Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero
especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento
entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1),
llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos formando unos ojos en los que se montan
unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor por medio de unos
pernos o bulones.
El número de hojas y el espesor de las mismas está en función de la carga que han de
soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las
ruedas
y
el
bastidor.
En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje,
absorben
con su
deformación
longitudinal
la
reacción
en
la
propulsión.
Existe una abundante normalización sobre ballestas en las normas UNE 26 224-5-6-7 y 26 063.
Montaje
de
las
ballestas
El montaje de las ballestas puede realizarse longitudinal o transversalmente al sentido de
desplazamiento del vehículo.
Montaje longitudinal: montaje utilizado generalmente en camiones y autocares, se realiza
montando la ballesta con un punto "fijo" en la parte delantera de la misma (según el
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
5
desplazamiento del vehículo) y otro "móvil", para permitir los movimientos oscilantes de la
misma cuando se deforma con la reacción del bastidor. El enlace fijo se realiza uniendo
directamente la ballesta (1) al soporte (2) y, la unión móvil, interponiendo entre la ballesta (1) y
el bastidor un elemento móvil (3), llamado gemela de ballesta.
El número de hojas y el espesor de las mismas está en función de la carga que han de
soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las
ruedas
y
el
bastidor.
En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje,
absorben
con su
deformación
longitudinal
la
reacción
en
la
propulsión.
Existe una abundante normalización sobre ballestas en las normas UNE 26 224-5-6-7 y 26 063.
El montaje de la ballesta sobre el eje (4), puede realizarse con apoyo de la ballesta sobre el eje
(figura superior) o con el eje sobre la ballesta (figura inferior); este ultimo montaje permite que
la carrocería baje, ganando en estabilidad. La misión se realiza por medio de unas abrazaderas
que enlazan la ballesta al eje.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
6
Montaje transversal: utilizado generalmente en turismos, se realiza uniendo los extremos de la
ballesta (1) al puente (2) o brazos de suspensión, con interposición de elementos móviles (3)
(gemelas) y la base de la ballesta a una traviesa del bastidor o carrocería.
Muelles
helicoidales
Estos elementos mecánicos se utilizan modernamente en casi todos los turismos en sustitución
de las ballestas, pues tienen la ventaja de conseguir una elasticidad blanda debido al gran
recorrido del resorte sin apenas ocupar espacio ni sumar peso.
Constitución
Consisten en un arrollamiento helicoidal de acero elástico formado con hilo de diámetro
variable (de 10 a 15 mm); este diámetro varía en función de la carga que tienen que soportar;
las últimas espiras son planas para facilitar el asiento del muelle sobre sus bases de apoyo (fig.
inferior).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
7
Características
No pueden transmitir esfuerzos laterales, y requieren, por tanto, en su montaje bielas de
empuje lateral y transversal para la absorción de las reacciones de la rueda. Trabajan a torsión,
retorciéndose proporcionalmente al esfuerzo que tienen que soportar (fig. inferior), acortando
su longitud y volviendo a su posición de reposo cuando cesa el efecto que produce la
deformación.
La flexibilidad de los muelles está en función del número de espiras, del diámetro del resorte,
del paso entre espiras, del espesor o diámetro del hilo, y de las características del material. Se
puede conseguir muelles con una flexibilidad progresiva, utilizando diferentes diámetros de
enrollado por medio de muelles helicoidales cónicos (figura inferior), por medio de muelles con
paso entre espiras variable o disponiendo de muelles adicionales.
Usando muelles adicionales se puede obtener una suspensión de flexibilidad variable en el
vehículo. En efecto, cuando éste circule en vacío, sólo trabaja el muelle principal (1) (fig.
inferior) y cuando la carga es capaz de comprimir el muelle hasta hacer tope con el auxiliar (2)
se tiene un doble resorte, que, trabajando conjuntamente, soporta la carga sin aumentar la
deformación, dando mayor rigidez al conjunto.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
8
En la figura inferior puede apreciarse de forma gráfica las tres posiciones del muelle: sin
montar, montado en el vehículo y el muelle bajo la acción de la carga.
Las espiras de un muelle helicoidal no deben, en su función elástica, hacer contacto entre sus
espiras; es decir, que la deformación tiene que ser menor que el paso del muelle por el número
de espiras. De ocurrir lo contrario, cesa el efecto del muelle y entonces las sacudidas por la
marcha del vehículo se transmiten de forma directa al chasis.
Barra
de
torsión
Este tipo de resorte utilizado en algunos turismos con suspensión independiente, está basado
en el principio de que si a una varilla de acero elástico sujeta por uno de sus extremos se le
aplica por el otro un esfuerzo de torsión, esta varilla tenderá a retorcerse, volviendo a su forma
primitiva por su elasticidad cuando cesa el esfuerzo de torsión (fig. inferior).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
9
Disposición y montaje de las barras de torsión. El montaje de estas barras sobre el vehículo se
realiza (fig. inferior) fijando uno de sus extremos al chasis o carrocería, de forma que no pueda
girar en su soporte, y en el otro extremo se coloca una palanca solidaria a la barra unida en su
extremo libre al eje de la rueda. Cuando ésta suba o baje por efecto de las desigualdades del
terreno, se producirá en la barra un esfuerzo de torsión cuya deformación elástica permite el
movimiento
de
la
rueda.
Las barras de torsión se pueden disponer paralelamente al eje longitudinal del bastidor o
también transversalmente a lo largo del bastidor
En vehículos con motor y tracción delanteros se montan una disposición mixta con las barras
de torsión situadas longitudinalmente para la suspensión delantera y transversalmente para la
suspensión trasera.
Barras
estabilizadoras
Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del
coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado
con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
10
Para evitar estos inconvenientes se montan sobre los ejes delantero y trasero las barras
estabilizadores, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico cuyos extremos
se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como
una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que
absorbe el esfuerzo y se opone a que esto ocurra, e impide, por tanto, que la carrocería se
incline a un lado, manteniendola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las
ruedas encuentra un bache u obstáculo, creando, al bajar o subir la rueda, un par de torsión en
la barra que hace que la carrocería se mantenga en posición horizontal. En caso de circular en
linea recta y en condiciones normales la acción de la barra es nula.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
11
Silentblocks
y
cojinetes
elásticos
Son aislantes de caucho u otro material elastómero que se encargan de amortiguar las
reacciones en los apoyos de la suspensión. Su mision es amortiguar los golpes existentes
entre dos elementos en los que existe movimiento. Suelen montarse a presión o atornillados.
Su sustitución debe realizarse cuando el caucho esté deteriorado o exista holgura en la unión.
Los cojinetes elásticos son elemento de caucho que permiten la unión de los componentes de
la suspensión facilitando un pequeño desplazamiento. Su montaje suele realizarse mediante
bridas o casquillos elásticos. Estos cojinetes son muy utilizados para el montaje de las barras
estabilizadoras.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
12
Rótulas
Las rótulas constituyen un elemento de unión y fijación de la suspensión y de la dirección, que
permite su pivotamiento y giro manteniendo la geometria de las ruedas.
La fijación de las rótulas se realiza mediante tornillos o roscados exteriores o interiores.
Su sustitución debe realizarse si existe en estas algun daño como por ejemplo, si esta
deformada a causa de algún golpe, o cuando existen holguras (figura inferior).
Mangueta
y
buje
La mangueta de la suspensión es una pieza fabricada con acero o aleaciones que une el buje
de la rueda y la rueda a los elementos de la suspensión, tirantes, trapecios, amortiguador, etc.
La mangueta se diseña teniendo en cuenta las características geométricas del vehículo. En el
interior del buje se montan los rodamientos o cojinetes que garantizan el giro de la rueda.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
13
Trapecios
o
brazos
de
suspensión
Son brazos artículados fabricados en fundición o en chapa de acero embutida que soportan al
vehículo a través de la suspensión. Unen la mangueta y su buje mediante elementos elásticos
(silentblocks) y elementos de guiado (rótulas) al vehículo soportando los esfuerzos generados
por este en su funcionamiento.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
14
Tirantes
de
suspensión
Son brazos de acero longitudinales o transversales situados entre la carroceria y la mangueta o
trapecio que sirven como sujección de estos y facilitan su guiado. Absorben los desplazamiento
y esfuerzos de los elementos de la suspensión a través de los silentblocks o cojinetes elásticos
montados en sus extremos.
Topes
de
suspensión
Estos topes pueden ser elásticos o semirigidos en forma de taco o en forma de casquillo. Su
función es servir de tope para el conjunto de la suspensión, de manera que en una compresión
excesiva esta no se detiene. El montaje de este elemento es muy diverso dependiendo de la
forma del taco. Por ejemplo, en las suspensiones McPherson se monta en el interior del
vástago del amortiguador, mientras que en las suspensiones por ballesta se suele montar
anclado en la carrocería.
Amortiguadores
Estos elementos son los encargados de absorber las vibraciones de los elementos elásticos
(muelles, ballestas, barras de torsión), convirtiendo en calor la energía generada por las
oscilaciones.
Cuando la rueda encuentra un obstáculo o bache, el muelle se comprime o se estira,
recogiendo la energía mecánica producida por el choque, energía que devuelve a continuación,
por efecto de su elasticidad, rebotando sobre la carrocería. Este rebote en forma de vibración
es el que tiene que frenar el amortiguador, recogiendo, en primer lugar, el efecto de
compresión y luego el de reacción del muelle, actuando de freno en ambos sentidos; por esta
razón
reciben
el
nombre
de
los
amortiguadores
de
doble
efecto.
Los amortiguadores pueden ser "fijos" y "regulables", los primeros tienen siempre la misma
dureza y los segundo pueden variarla dentro de unos márgenes. En los más modernos
modelos este reglaje se puede hacer incluso desde el interior del vehículo.
Marcas conocidas de fabricantes de amortiguadores serian: Monroe, Koni, Bilstein, Kayaba, De
Carbon, etc
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
15
Tipos
de
amortiguadores
Los mas empleados en la actualidad son los de tipo telescópico de funcionamiento hidráulico.
Dentro de estos podemos distinguir:
•
•
•
Los amortiguadores hidráulicos convencionales (monotubo y bitubo). Dentro de esta
categoría podemos encontrar los fijos y los regulables.
Los amortiguadores a gas (monotubo o bitubo). No regulables
Los amortiguadores a gas (monotubo). Regulables
Amortiguadores
hidráulicos
convencionales
Son aquellos en los que la fuerza de amortiguación, para controlar los movimientos de las
masas suspendidas y no suspendidas, se obtiene forzando el paso de un fluido a través de
unos pasos calibrados de apertura diferenciada, con el fin de obtener la flexibilidad necesaria
para
el
control
del
vehículo
en
diferentes
estados.
Son los mas usuales, de tarados pre-establecidos (se montan habitualmente como equipo de
origen). Son baratos pero su duración es limitada y presentan pérdidas de eficacia con trabajo
excesivo, debido al aumento de temperatura. No se suelen utilizar en conducción deportiva ni
en competición.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
16
Estos amortiguadores de tipo telescópico y de funcionamiento hidráulico están constituidos (fig.
inferior) por una cilindro (A) dentro del cual puede deslizarse el émbolo (B) unido al vástago
(C), que termina en el anillo soporte (D), unido al bastidor. Rodeando el cilindro (A) va otro
concéntrico, (F), y los dos terminan sellados en la parte superior por la empaquetadura (E), por
la que pasa el vástago (C), al que también se une la campana (G), que preserva de polvo al
amortiguador. El cilindro (F) termina en el anillo (H), que se une al eje de la rueda y se
comunica con el cilindro (A) por medio del orificio (I). El cilindro (A) queda dividido en dos
cámaras por el pistón (B); éstas se comunican por los orificios calibrados (J y K), este último
tapado
por
la
válvula
de
bola
(L).
Así constituido el amortiguador, quedan formadas las cámaras (1, 2 y 3), que están llenas de
aceite. Cuando la rueda sube con relación al chasis, lo hace con ella el anillo (H) y, a la vez que
él, los cilindros (A y F), con lo cual, el líquido contenido en la cámara (2) va siendo comprimido,
pasando a través de los orificios (J y K) a la cámara (1), en la que va quedando espacio vacío
debido al movimiento ascendente de los cilindros (A y F). Otra parte del líquido pasa de (2) a la
cámara de compensación (3), a través del orificio (I). Este paso forzado del líquido de una
cámara a las otras, frena el movimiento ascendente de los cilindros (A y F), lo que supone una
amortiguación de la suspensión.
Cuando la rueda ha pasado el obstáculo que la hizo levantarse, se produce el disparo de la
ballesta o el muelle, por lo que (H) baja con la rueda y con él los cilindros (A y F). Entonces el
líquido de la cámara (1) va siendo comprimido por el pistón y pasa a la cámara (2) a través de
(J) (por K no puede hacerlo por impedírselo la válvula antirretorno L), lo que constituye un freno
de la expansión de la ballesta o el muelle. El espacio que va quedando vacío en la cámara (2)
a medida que bajan los cilindros (A y F), se va llenando de aceite que llega de la cámara (1) y,
si no es suficiente, del que llega de la cámara de compensación (3) a través de (I). Por tanto,
en este amortiguador vemos que la acción de frenado es mayor en la expansión que en la
compresión del muelle o ballesta, permitiéndose así que la rueda pueda subir con relativa
facilidad y que actúe en ese momento el muelle o la ballesta; pero impidiendo seguidamente el
rebote de ellos, que supondría un mayor número de oscilaciones hasta quedar la suspensión
en
posición
de
equilibrio.
Según el calibre del orificio (J), se obtiene mayor o menor acción de frenado en los dos
sentidos; y según el calibre del orificio (K), se obtiene mayor o menor frenado cuando sube la
rueda. En el momento que lo hace, el aceite contenido en la cámara inferior (2) no puede pasar
en su totalidad a la superior (1), puesto que ésta es más reducida, debido a la presencia del
vástago (C) del pistón; por ello se dispone la cámara de compensación (3), para que el líquido
sobrante de la cámara inferior (2) pueda pasar a ella. Todo lo contrario ocurre cuando la rueda
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
17
baja: entonces el líquido que pasa de la cámara superior (1) a la inferior (2) no es suficiente
para llenarla y por ello le entra líquido de la cámara de compensación (3).
Este tipo de amortiguador se ha visto que es de doble electo; pero cuando la rueda sube, la
acción de frenado del amortiguador es pequeña y cuando baja es grande (generalmente, el
doble), consiguiéndose con ello que al subir la rueda, sea la ballesta o el muelle los que
deformándose absorban la desigualdad del terreno y, cuando se produzca la expansión, sea el
amortiguador el que lo frene o disminuya las oscilaciones.
La energía desarrollada por el muelle en la "compresión" y "expansión" es recogida por el
amortiguador y empleado en comprimir el aceite en su interior. La energía, transformada en
calor,
es
absorbida
por
el
líquido.
Como el amarre de los resortes se realiza entre el elemento suspendido y el eje oscilante de
las ruedas, los amortiguadores se montan también sujetos a los mismos elementos, con el fin
de que puedan frenar así las reacciones producidas en ellos por los resortes. Esta unión se
realiza con interposición de tacos de goma, para obtener un montaje elástico y silencioso de los
mismos.
La temperatura ambiente y el calor absorbido por el aceite en el funcionamiento de los
amortiguadores hidráulicos, influyen sobre la viscosidad del líquido, haciendo que el mismo
pase con más o menos dificultad por las válvulas que separan las cámaras, resultando una
suspensión más o menos amortiguada. Por esta razón, en invierno, en los primeros momentos
de funcionamiento, se observa una suspensión más dura, ya que el aceite, debido al frío, se ha
hecho más denso; en verano, o cuando el vehículo circula por un terreno irregular, el aceite se
hace más fluido y se nota una suspensión más blanda.
Amortiguador
hidráulico
presurizado
Un avance en la evolución de los amortiguadores consiste en presurizar el interior de los
amortiguadores, esto trae consigo una serie de ventajas.
No
presurizados
Tienen la pega de que se puede formar en ellos bolsas de aire bajo las siguientes condiciones.
•
El amortiguador se almacena o transporta horizontal antes de ser instalado.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
18
•
•
La columna de aceite de la cámara principal cae por gravedad cuando el vehículo
permanece quieto durante mucho tiempo.
El aceite se contrae como consecuencia de su enfriamiento al final de un viaje y se
succiona aire hacia la cámara principal.
Como consecuencia de ello, en especial en días fríos, algunos amortiguadores pueden padecer
lo
que
se
conoce
como
"enfermedad
matinal".
Presurizados
Es un tipo de configuración empleada hoy en día en la mayoría de vehículos cuando se busca
mejorar las prestaciones de los amortiguadores de doble tubo convencionales. La solución
consiste en añadir una cámara de gas de baja presión (4 bares) es una presión suficiente, ya
que la fuerza amortiguadora en compresión la sigue proporcionando el aceite en su paso por
las válvulas del émbolo.
De esta forma la fuerza de extensión realizada por el amortiguador en su posición nominal es
baja. Esto permite utilizar esta solución en suspensiones McPherson en las que se requieren
diámetros de amortiguador mas elevados.
Sus ventajas respecto de los no presurizados son las siguientes:
•
•
•
•
•
Respuesta de la válvula mas sensible para pequeñas amplitudes.
Mejor confort de marcha
Mejores propiedades de amortiguación en condiciones extremas (grandes baches).
Reducción de ruido hidráulico.
Siguen operativos aunque pierdan el gas
Respecto a los amortiguadores monotubos, los de doble tubo presurizados tienen la ventaja de
tener una menor longitud y fricción para las mismas condiciones de operación.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
19
Amortiguadores
a
gas
Estos amortiguadores a gas trabajan bajo el mismo principio básico que los hidráulicos, pero
contienen en uno de sus extremos nitrógeno a alta presión (aproximadamente 25 bar).
Un pistón flotante separa este gas del aceite impidiendo que se mezclen. Cuando el aceite, al
desplazarse el vástago, comprime el gas, esté sufre una variación de volumen que permite dar
una respuesta instantánea y un funcionamiento silencioso. Los amortiguadores a gas además
de amortiguar también hace en cierto modo de resorte elástico, es por ello que este tipo de
amortiguadores vuelven a su posición cuando se deja de actuar sobre ellos.
•
Amortiguadores de gas no regulables: suelen ser amortiguadores monotubo o bitubo,
muy resistente a golpes, de alta duración y de alta resistencia a la pérdida de eficacia
por temperatura de trabajo. Aunque el precio es mayor, se ve compensado por su
durabilidad y fiabilidad. Es un tipo de amortiguador de muy alta calidad. Su uso es
ciertamente recomendable para los vehículos de altas prestaciones.
•
Amortiguadores de gas regulables: Son amortiguadores monotubo, con o sin botella
exterior, con posibilidad de variación de tarados. Es un tipo de amortiguador de alta
tecnología, con precio alto pero proporcional a su eficacia, por eso es el mas usado en
conducción deportiva, en los vehículos de competición y de altas prestaciones.
Modelos de suspensión mecánica
Según el tipo de elementos empleados y la forma de montajes de los mismos, existen varios
sistemas de suspensión, todos ellos basados en el mismo principio de funcionamiento. Constan
de un sistema elástico, amortiguación y barra estabilizadora independientes para cada uno de
los ejes del vehículo.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
20
Actualmente existen distintas disposiciones de suspensión cuyo uso depende del tipo de
comportamiento que se busca en el vehículo: mayores prestaciones, mas comodidad, sencillez
y economía, etc.
Principio
básico
Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje rígido" en cuyos extremos se
montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una rueda
se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior podemos ver como al elevarse una
rueda, se extiende su inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado
directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo.
Este montaje es muy resistente y mas económico de fabricar, pero tiene la desventaja de ser
poco cómodo para los pasajeros y una menor seguridad.
El sistema de suspensión "independiente" tiene un montaje elástico independiente que no esta
unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el movimiento de una rueda no se
transmite a la otra y la carrocería resulta menos afectada.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
21
Suspensiones
delanteras
y
traseras
No todos los modelos de suspensión pueden ser montados en el eje delantero o trasero
indistintamente; la mayor o menor facilidad de adaptación a las necesidades específicas de los
dos ejes ha determinado una selección, por lo que cada tipo de suspensión se adapta mejor a
uno de los dos ejes.
Clasificación
de
las
Se pueden clasificar las suspensiones mecánicas en tres grupos:
suspensiones
•
Suspensiones rígidas: en las que la suspensión de una rueda va unida a la otra
mediante un eje rígido, se transmiten las vibraciones de una rueda a la otra.
•
Suspensiones semirigidas: similares a las suspensiones rígidas pero con menor peso
no suspendido.
•
Suspensiones independientes: en esta disposición las ruedas tienen una suspensión
independiente para cada una de ellas. Por lo tanto no se transmiten las oscilaciones de
unas ruedas a otras.
Suspensiones
rígidas
Esta suspensión tiene unidas las ruedas mediante un eje rígido formando un conjunto.
Presenta el inconveniente de que al estar unidas ambas ruedas, las vibraciones producidas por
la acción de las irregularidades del pavimento, se transmiten de un lado al otro del eje. Además
el peso de las masas no suspendidas aumenta notablemente debido al peso del eje rígido y al
peso del grupo cónico diferencial en los vehículos de tracción trasera. En estos últimos el grupo
cónico sube y baja en las oscilaciones como un parte integradora del eje rígido. Como principal
ventaja, los ejes rígidos destacan por su sencillez de diseño y no producen variaciones
significativas en los parámetros de la rueda como caída, avance, etc. El principal uso de esta
disposición de suspensión se realiza sobre todo en vehículos industriales, autobuses, camiones
y
vehículos
todo
terreno.
En la figura inferior se muestra un modelo de eje rígido actuando de eje propulsor. En estos
casos el eje está constituido por una caja que contiene el mecanismo diferencial (1) y por los
tubos (3) que contienen los palieres. El eje rígido en este caso se apoya contra el bastidor
mediante ballestas (2) que hacen de elemento elástico transmitiendo las oscilaciones.
Completan el conjunto los amortiguadores (4).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
22
En la figura inferior vemos una suspensión rígida trasera montada en el vehículo de la marca
Lada Niva, que sustituye las ballestas por muelles. Esta suspensión no presenta rigidez
longitudinal, de forma que el eje rígido lleva incorporada barras longitudinales que mantienen el
eje fijo en su posición, evitando que se mueva en el eje longitudinal.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
23
Ademas para estabilizar el eje y generar un único centro de balanceo de la suspensión, se
añade una barra transversal que une el eje con el bastidor. A esta barra se le conoce con el
nombre de de barra "Panhard". Tanto las barras longitudinales como la barra Panhard dispone
de articulaciones elásticas que las unen con el eje y la carrocería.
Suspensión
semirigida
Estas suspensiones son muy parecidas a las anteriores su diferencia principal es que las
ruedas están unidas entre si como en el eje rígido pero transmitiendo de una forma parcial las
oscilaciones que reciben de las irregularidades del terreno. En cualquier caso aunque la
suspensión no es rígida total tampoco es independiente. La función motriz se separa de la
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
24
función de suspensión y de guiado o lo que es lo mismo el diferencial se une al bastidor, no es
soportado por la suspensión.
En la figura inferior se muestra una suspensión de este tipo. Se trata de una suspensión con
eje "De Dion". En ella las ruedas van unidas mediante soportes articulados (1) al grupo
diferencial (2), que en la suspensión con eje De Dion es parte de la masa suspendida, es decir,
va anclado al bastidor del automóvil. Bajo este aspecto se transmite el giro a las ruedas a
través de dos semiejes (palieres) como en las suspensiones independientes. A su vez ambas
ruedas están unidas entre si mediante una traviesa o tubo De Dion (3) que las ancla de forma
rígida permitiendo a la suspensión deslizamientos longitudinales. Este sistema tiene la ventaja,
frente al eje rígido. de que se disminuye la masa no suspendida debido al poco peso de la
traviesa del eje De Dion y al anclaje del grupo diferencial al bastidor y mantiene los parámetros
de la rueda prácticamente constantes como los ejes rígidos gracias al anclaje rígido de la
traviesa. La suspensión posee además elementos elásticos de tipo muelle helicoidal (4) y suele
ir acompañada de brazos longitudinales que limitan los desplazamientos longitudinales.
Suspensión
neumática
en
automóviles
Este tipo de suspensión se esta utilizando desde hace pocos años sobre todo en vehículos de
alta gama. La suspensión neumática basa su funcionamiento en las propiedades que ofrece el
aire sometido a presión. En esta suspensión, se sustituye el resorte mecánico (muelle, ballesta
o barra de torsión) por un fuelle o cojín de aire que varia su rigidez.
La suspensión neumática permite:
•
•
Adaptar la carrocería a distintas alturas en función de las necesidades de marcha.
Adaptar la suspensión y la amortiguación a la situación de la calzada y a la forma de
conducir.
Se caracteriza por su elevada flexibilidad, notable capacidad de amortiguación de las
vibraciones y por la autorregulación del sistema que permite mantener constante la distancia
entre el chasis y la superficie de carretera independientemente de la carga presente en el
vehículo.
La suspensión neumática es un sistema complejo y de coste elevado, ya que integra
numerosos componentes y necesita de una instalación de aire comprimido para su
funcionamiento. Esta suspensión es muy utilizada en vehículos industriales (autobuses,
camiones, etc). Automóviles que utilizan esta suspensión tenemos: Audi A8, Mercedes de la
Clase E, S, R, etc. y algunos todo terreno como el VW Touareg, el Range Rover y el Audi Q7
entre otros.
La suspensión neumática se puede aplicar tanto en el eje trasero o integral a la cuatro ruedas.
Con esta suspensión se puede variar la altura de la carrocería manual o automáticamente en
función de la velocidad, de las características de la calzada y el estilo de conducción. Se
conecta o desconecta la suspensión en las patas telescópicas con un volumen de aire
adicional.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
25
Suspensión
neumática
integral
Esta suspensión se aplica a las cuatro ruedas, mantiene la altura del vehículo a un valor teórico
constante mediante un sistema de amortiguación neumática en el eje delantero y en el eje
trasero, independiente de la carga. La distancia entre el eje y la carrocería es determinada por
cuatro
sensores
de
altura
llamados
transmisores de
nivel
del vehículo.
En el caso de existir diferencias con respecto al valor teórico, mediante el compresor y las
electroválvulas de suspensión se varía el volumen de aire en el muelle neumático, que vuelve a
regular la altura de la carrocería hasta alcanzar el valor teórico.
Como ejemplo utilizaremos como base la suspensión neumática montada en el automóvil de la
marca Audi y modelo A8.
Niveles
de
equipamiento
del
vehículo
Para el Audi A8 estará disponible el tren de rodaje standard (adaptive air suspension) y el tren
de rodaje deportivo (adaptive air suspension sport).
Tren
de
rodaje
Se pueden seleccionar los siguientes programas de forma manual o automática:
•
standard:
Modo
«automatic»:
Nivel básico del vehículo, tarado orientado hacia el confort con una familia de
características de amortiguación adaptada correspondientemente. A partir de los 120
km/h se produce 30 segundos más tarde un descenso de 25 mm («descenso para
autopista»). Con este nivel rebajado mejoran las condiciones aerodinámicas y se
reduce el consumo de combustible.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
26
•
Modo
«confort»:
Altura del vehículo igual que en el modo «automatic»; una menor amortiguación que en
el modo «automatic» en el margen de velocidades inferiores, combinado con un
aumento del confort de conducción en comparación con el modo «automatic».
No se produce el descenso automático para autopista.
•
Modo
«dynamic»:
El nivel del vehículo se encuentra 20 mm por debajo del modo «automatic». Se ajusta
automáticamente una familia de características de amortiguación con tarado deportivo.
A partir de una velocidad de 120 km/h se produce 30 segundos después otro descenso
de 5 mm («descenso para autopista»).
•
Modo
«lift»:
Altura del vehículo elevada 25 mm con respecto al modo «automatic»; tarado orientado
hacia el confort, igual que en el modo «automatic».
Tren de rodaje deportivo:
•
Modo
«automatic»:
El nivel del vehículo equivale al del modo «dynamic» en el caso del tren de rodaje
standard; tarado deportivo y una familia de características de amortiguación
correspondientemente adaptada (un tarado más confortable que en el modo
«dynamic»). 30 segundos después de superar los 120 km/h se produce otro descenso
de 5 mm («descenso para autopista»).
•
Modo
«dynamic»:
El nivel del vehículo equivale al del modo «automatic» de este tren de rodaje deportivo;
tarado deportivo-tenso con la familia de características de amortiguación
correspondientemente adaptada. 30 segundos después de superar los 120 km/h se
produce un descenso de 5 mm («descenso para autopista»).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
27
•
Modo
«comfort»:
El nivel del vehículo equivale al del modo «automatic» de este tren de rodaje deportivo;
una amortiguación más baja que en el modo «automatic» a velocidades inferiores. No
se produce ningún descenso para autopista.
•
Modo
«lift»:
Nivel del vehículo elevado 25 mm en comparación con el del modo «automatic» del
tren de rodaje deportivo; tarado de orientación deportiva.
Componentes de la suspensión
Brazo
muelle/amortiguador
La estructura básica de los cuatro brazos telescópicos muelle/amortiguador es idéntica.
El brazo de suspensión esta formado por dos partes:
•
•
Una neumática que sustituye al muelle de las suspensiones mecánicas convencionales
y que sirve principalmente para nivelar la carrocería.
Una suspensión de reglaje continuo de la amortiguación, que utiliza amortiguadores de
tarado variable a través de unas electroválvulas que controlan el paso del aceite.
Muelle
neumático
Estructura:
El muelle neumático es una versión guiada exteriormente, es decir, que va abrazada por un
cilindro de aluminio. Para evitar la penetración de humedad entre el cilindro y la balona hay un
manguito de junta que cierra la zona entre el émbolo de desarrollo de la balona y el cilindro. El
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
28
manguito de junta puede ser sustituido; la balona no es substituible por separado. En caso de
avería se tiene que sustituir el brazo muelle/amortiguador completo.
Para establecer la mayor capacidad útil posible en el maletero, con una anchura óptima para
efectos de carga se procede a limitar a una cota mínima el diámetro de las balonas en el eje
trasero. Para satisfacer las exigencias de confort se requiere un volumen mínimo de aire. La
solución de este conflicto entre objetivos consiste en integrar un depósito para un volumen de
aire
adicional,
comunicado
con
el
amortiguador.
Funcionamiento:
El muelle neumático no sólo viene a sustituir al muelle de acero; en comparación con éste
ofrece también ventajas esenciales. El nuevo guiado exterior del muelle neumático por medio
de un cilindro de aluminio permite reducir el espesor de pared de la balona. Esto se traduce en
una
respuesta
más
sensible
ante
irregularidades
del pavimento.
Amortiguador
Estructura:
Se monta un amortiguador bitubo de gas presurizado con reglaje eléctrico continuo (continuous
damping control = amortiguador CDC). La válvula amortiguadora principal (3) en el émbolo (1)
es pretensada mecánicamente por un muelle (4). Sobre la válvula está dispuesta una bobina
electromagnética (5); el cable de conexión pasa hacia fuera a través de la varilla de émbolo
hueca.
Funcionamiento:
La fuerza de amortiguación viene determinada esencialmente por la resistencia que oponen las
válvulas al flujo del aceite interno. Cuanto mayor es la resistencia al flujo del aceite que las
traspasa, tanto mayor es la fuerza de amortiguación.
Principio de funcionamiento tomando como ejemplo la etapa de contracción (= amortiguación
en
etapa
de
compresión):
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
29
La unidad de émbolo (1) completa se desplaza hacia abajo en el tubo cilíndrico (2), a una
velocidad (v). La presión del aceite aumenta en la cámara bajo la válvula amortiguadora
principal (3). La bobina electromagnética (5) recibe corriente. La fuerza electromagnética FM
actúa
en
contra
de
la
fuerza
de
muelle
FF
y
la
contrarresta
parcialmente.
Si la suma de la fuerza electromagnética y la fuerza de la presión del aceite (FM+FP) supera a
la fuerza de muelle FF se genera una fuerza resultante FR, a través de la cual se produce la
apertura de la válvula. La magnitud de la fuerza electromagnética es regulable en función de la
intensidad de corriente eléctrica aplicada. Cuanto mayor es la intensidad de la corriente, tanto
menor
es
la
resistencia
al
flujo
y
la
fuerza
de
amortiguación.
La fuerza de amortiguación máxima viene dada cuando se deja de excitar la bobina
electromagnética. Para obtener la menor fuerza de amortiguación se aplica una corriente de
aprox.
1.800
mA
a
la
bobina
electromagnética.
En la función de emergencia no se excita eléctricamente la bobina electromagnética. En ese
caso queda ajustada la fuerza de amortiguación máxima, con lo cual se establecen unas
condiciones dinámicas fiables.
Grupo
de
alimentación
de
aire
El grupo de alimentación de aire se instala en la parte delantera izquierda del vano motor. De
esta forma se evitan influencias negativas en las condiciones acústicas del habitáculo.
Asimismo se puede realizar así una refrigeración más eficaz. Esto aumenta la posible duración
de
la
conexión
para
el
compresor
y
la
calidad
de
la
regulación.
Funcionamiento:
Para proteger el compresor contra un posible sobrecalentamiento se procede a desactivarlo si
es necesario (temperatura excesiva en la culata). La presión estática máxima del sistema es de
16 bares.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
30
Bloque
de
válvulas
electromagnéticas
El bloque de válvulas electromagnéticas incluye el sensor de presión y las válvulas para excitar
los muelles neumáticos y el acumulador de presión. Va instalado en el paso de rueda entre el
guardabarros y el pilar A en el lado izquierdo del vehículo.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
31
Acumulador
de
presión
El acumulador de presión se encuentra entre el piso del maletero y el silenciador final, por el
lado izquierdo del vehículo.
Estructura:
El acumulador de presión es de aluminio. Tiene una capacidad de 5,8 ltr. y una presión de
servicio máxima de 16 bares.
Funcionamiento:
El objetivo del acumulador es limitar al mínimo posible la conexión del compresor.
Para que los ciclos de regulaciones ascendentes puedan llevarse a cabo exclusivamente a
través del acumulador de presión es preciso que exista una diferencia de presión mínima de 3
bares entre el acumulador de presión y el muelle neumático.
Funcionamiento
de
la
suspensión
neumática
Este sistema mantiene constante el nivel de la carrocería al valor elegido por el conductor,
independientemente de la carga. Para hacerlo el sistema utiliza un compresor que envía aire a
las patas telescópicas por medio de las electroválvulas, hasta que se ha ajustado el nivel del
vehículo. El nivel de la carrocería en el eje delantero y en el eje trasero es registrado por los
sensores
de
nivel
y
es
transmitido
a
la
unidad
de
control.
Cada bloque de suspensión o pata telescópica está comandada por una electroválvula que
abre y cierra el paso de la presión de aire. Las electroválvulas de suspensión se excitan
electricamente
por
parejas
(eje
delantero
y
eje
trasero).
El circuito neumático funciona básicamente teniendo en cuenta dos periodos de
funcionamiento: presurización y despresurización.
•
Periodo
de
presurización
Al ser cargados los muelles neumáticos a través del acumulador de presión, la válvula
(10) abre las válvulas (9) correspondientes por ejes. El acumulador de presión (12) se
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
32
carga haciendo que el compresor (1) alimente aire a través de la válvula (10) abierta.
Si el vehículo se encuentra en posición lateralmente desigual también se excitan
individualmente las válvulas (9a – 9d) de una lado hasta compensar esta posición..
Las válvulas (9a, 9b y 9c, 9d) son excitadas eléctricamente por parejas (eje delantero y
eje
trasero).
El aire es aspirado por el compresor (1) a través del filtro (8) y el silenciador adicional
(7). El aire comprimido pasa a través del deshidratador (2), la válvula de retención 3a y
las válvulas 9 hacia los muelles neumáticos.
•
Despresurización
Las válvulas (9a, 9b y 9c, 9d) y la electroválvula de descarga (5) abren. El caudal del
aire puede pasar a través de la válvula de descarga (5) y abre así la válvula de
descarga
(6)
neumáticamente
pilotada.
El caudal del aire abandona el sistema a través de la válvula de descarga (6), el
silenciador adicional (7) y el filtro de aire (8). El agente secante se regenera al pasar el
aire por el deshidratador (2).
•
Función
posición
de
bloqueo
Si la unidad de control detecta una descarga de todas las ruedas estando parado el
vehículo, se cierran entonces las electroválvulas de las patas telescopicas. Con ello, el
vehículo permanece en el nivel momentáneo. Ello es necesario, por ejemplo, al
efectuar un cambio de rueda o en trabajos de reparación sobre plataforma elevadora.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
33
Sensor
de
temperatura
del
compresor
Se trata de una resistencia NTC en un pequeño cuerpo de vidrio. El sensor detecta la
temperatura
en
la
culata
del
compresor.
Su resistencia se reduce a medida que aumenta la temperatura (NTC: coeficiente negativo de
temperatura). Esta variación de la resistencia es analizada por la unidad de control.
El tiempo máximo de funcionamiento del compresor se calcula en función de la temperatura
momentánea.
Sensor
de
presión
Mide las presiones en los brazos telescópicos de los ejes delantero y trasero y en el
acumulador de presión El sensor va empotrado en el bloque de válvulas electromagnéticas y
no está al acceso por fuera.
Funcionamiento:
El
sensor
trabaja
según
el
principio
de
medición
capacitiva:
La presión (p) a medir produce una desviación en una membrana de cerámica. Debido a ello
varía la distancia entre un electrodo (1) instalado en la membrana y un electrodo contrario (2)
que
se
encuentra
fijo
sobre
la
carcasa
del
sensor.
Los electrodos constituyen por si mismo un condensador. Cuanto menor es la distancia de los
electrodos
tanto
mayor
es
la
capacidad
del
condensador.
La capacidad es medida por el sistema electrónico integrado y transformada en una señal lineal
de
salida.
Mediante una excitación correspondiente de las electroválvulases posible determinar las
presiones de los muelles neumáticos y del acumulador.
Sensor
de
aceleración
Para poder ajustar la amortiguación óptima en cada situación es preciso conocer el desarrollo
cronológico de los movimientos de la carrocería (masa amortiguada) y de los componentes de
los
ejes
(masa
no
amortiguada).
Las aceleraciones de la carrocería se miden con ayuda de tres sensores.
Dos de ellos se encuentran en las torretas de los brazos telescópicos delanteros; el tercero se
halla
en
el
guardarrueda
trasero
derecho.
La aceleración de los componentes de los ejes (masas no amortiguadas) se determina por
análisis de las señales procedentes de los sensores de nivel del vehículo.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
34
Sensores
de
aceleración
de
la
carrocería
Los sensores van atornillados a la carrocería por medio de soportes. El sensor y el soporte
están unidos por medio de engarce. Consta de varias capas de silicio y vidrio. La capa
intermedia de silicio está diseñada en forma de una lengüeta en alojamiento elástico (masa
seísmica). La sensibilidad del sensor viene determinada, en esencia, por el coeficiente de
rigidez/elasticidad y la masa de la lengüeta.
Funcionamiento:
La masa sísmica con recubrimiento de metal se utiliza como electrodo móvil, que,
conjuntamente con el contraelectrodo superior e inferior, constituye respectivamente un
condensador.
La capacidad de este condensador depende de las superficies de los electrodos y su distancia
mutua.
Estados de funcionamiento:
•
Estado
de
reposo:
La masa seísmica se encuentra centrada exactamente entre los contraelectrodos.
Las capacidades de ambos condensadores C1 y C2 son idénticas.
•
Estado
acelerado:
Debido a efectos de inercia, la masa seísmica sale de su posición central. La distancia
de los electrodos varía. La capacidad aumenta a medida que se reduce la distancia.
En nuestro ejemplo aumenta la capacidad del condensador C2 en comparación con la
del estado de reposo, mientras que la del condensador C1 disminuye.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
35
La tensión de alimentación es aportada por la unidad de control para el sistema de
suspensión neumática. Las tensiones momentáneas correspondientes a la aceleración
de la carrocería se pueden consultar a través de bloques de valores de medición.
Sensores
de
nivel
del
vehículo
Los cuatro sensores son de un mismo diseño, mientras que las sujeciones y bieletas de
acoplamiento
son
específicas
por
lados
y
ejes.
Funcionamiento:
Los sensores detectan la distancia entre los brazos oscilantes del eje y la carrocería, y con ello
la altura de nivel del vehículo. La detección se realiza ahora con frecuencias de 800 Hz (en el
allroad 200 Hz). Esta tasa de captación es suficiente para determinar la aceleración de las
masas no amortiguadas.
Concepto
general
de
regulación
El cambio de nivel se realiza básicamente por ejes, corrigiéndose las diferencias de nivel entre
los lados izquierdo y derecho del vehículo (p. ej. causadas por cargas en un solo lado).
Al circular a velocidades por debajo de 35 km/h se emplea preferentemente el acumulador de
presión a manera de fuente de energía. Esto presupone una suficiente diferencia de presión de
3 bares como mínimo entre el acumulador de presión y el muelle neumático.
Operación de cambio de nivel:
•
Ascenso: Primero asciende el eje trasero y luego el eje delantero
•
Descenso: Primero desciende el eje delantero y luego el eje trasero
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
36
Se ha previsto este orden, para descartar fiablemente la posibilidad de deslumbrar a terceros
con motivo de los ciclos de regulación en caso de averiarse la regulación del alcance luminoso
de
los
faros.
El sistema de regulación del alcance luminoso se emplea exclusivamente en vehículos con
faros de xenón.
Concepto de regulación para tren de rodaje standard
•
Modo
«automatic»
(nivel
básico)
La amortiguación se realiza orientada hacia el confort. 30 segundos después de
superar los 120 km/h se produce el descenso automático de para circulación por
autopista.
La reelevación al nivel básico se efectúa de forma automática si se lleva una velocidad
a 70 km/h durante 120 segundos o si la velocidad baja por debajo de 35 km/h.
•
Modo
«dynamic»
(–20
mm)
Se pone en vigor una familia de características de amortiguación tensa sobre todo el
rango
de
velocidad.
Si la velocidad de marcha supera los 120 km/h se realiza 30 segundos más tarde
automáticamente
un
descenso
adicional
de
5
mm
(autopista).
La reelevación al nivel deportivo se efectúa de forma automática si se mantiene
durante 120 segundos una velocidad inferior a 70 km/h o si se baja por debajo de los
35 km/h.
•
Modo
«comfort»
(nivel
básico)
La amortiguación se regula de un modo aún más orientado hacia el confort que en el
modo «automatic», sobre todo en el rango de velocidad inferior.
No se realiza ningún descenso automático para circulación por autopista.
•
Modo
«lift»
(+25
mm)
Este modo sólo puede ser seleccionado al circular a una velocidad inferior a 80 km/h.
A partir de los 100 km/h se abandona automáticamente este modo operativo. El modo
anteriormente seleccionado («automatic», «dynamic» o «comfort») se pone en vigor en
ese
caso.
Incluso si posteriormente la velocidad vuelve a descender por debajo de 80 km/h no se
pasa automáticamente al modo «lift».
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
37
Concepto
de
regulación
para
tren
Diferencias con respecto al tren de rodaje standard:
•
•
•
de
rodaje
deportivo
Mismas alturas de nivel p. modos «dynamic», «automatic» y «comfort» a velocid. <120
km/h, pero siendo diferentes las familias de características de la amortiguación
Nivel básico del vehículo 20 mm más bajo que en el tren de rodaje standard
Tarado modificado, con orientación deportiva para los muelles y la amortiguación
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
38
Concepto
de
regulación
en
estados
operativos
específicos
Circulación
por
curva
La regulación se interrumpe al circular en una curva y se reanuda a continuación. La circulación
por curvas se detecta a través de las señales del sensor de ángulo de dirección y del sensor de
aceleración transversal. Las fuerzas de amortiguación se adaptan a las condiciones de la
marcha. De esa forma se anulan eficazmente los movimientos de la carrocería que resultan
indeseables desde puntos de vista del comportamiento dinámico (p. ej. balanceos).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
39
Funciones del sistema
Operaciones
de
frenado
Sobre todo al frenar con intervención de los sistemas ABS/ESP se incluye la regulación de la
amortiguación, la cual actúa en función de la presión aplicada para la frenada. De este modo se
limitan al mínimo los movimientos de cabeceo y balanceo de la carrocería.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
40
Operaciones
de
arrancada
En las fases de arrancada se producen sobre todo movimientos de cabeceo debidos a la
inercia de las masas de la carrocería. Mediante fuerzas de amortiguación adecuadas y
adaptadas a cada situación se limitan al mínimo este tipo de movimientos.
Modo
anticipado
y
modo
activo
post-marcha
Las diferencias con respecto a la altura teórica antes de iniciar la marcha o bien antes de
conectar el encendido se compensan por regulación. Al accionar la manilla de la puerta, el
capó trasero o el borne 15 se reexcita en caso dado el sistema que pudiera encontrarse en el
modo desexcitado en espera, y pasa al modo anticipado.
Una diferencia de altura, causada p. ej. al bajarse del vehículo o al descargarlo después de la
desconexión del encendido, se compensa por regulación en el modo activo postmarcha.
Modo
desexcitado
60 segundos después de haberse encontrado en el modo activo post-marcha sin haber recibido
señales de entrada, el sistema pasa al modo desexcitado, con una reducción del consumo
energético. El modo desexcitado se abandona brevemente al cabo de 2, 5 y 10 horas, para
verificar
una
vez
más
la
altura
del
nivel.
Si existen diferencias de altura con respecto al valor teórico se compensan en caso dado con
ayuda del acumulador de presión (p. ej. diferencia de altura debida al enfriamiento del aire en
los muelles neumáticos).
Modo
para
elevador
El sistema detecta que el vehículo se encuentra en el taller a bordo de un elevador para
reparación del vehículo, al analizar las señales de los sensores de nivel del vehículo y la
duración
del
ciclo
de
regulación
correctiva
en
el
vehículo
parado.
No se inscribe ninguna avería en la memoria. Este modo operativo no se visualiza a través del
testigo luminoso.
Señal
para
regulación
del
alcance
luminoso
La unidad de control para regulación de nivel transmite los datos actuales de altura de la
carrocería en las cuatro ruedas a la unidad de control para regulación del alcance luminoso, en
un
mensaje
a
través
del
CAN-Bus.
Previo análisis de estas señales, la unidad de control para regulación del alcance luminoso
calcula el reglaje necesario para la corrección de los faros.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
41
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
42
El número entre paréntesis detrás de los contenidos del mensaje señala la unidad de control
que procesa la información correspondiente: p. ej. excitación testigo de aviso procesada por
parte de la unidad de control núm. 5, J285.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
43
Esquema eléctrico del sistema de suspensión
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
44
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
45
Otra suspensión semirigida "De Dion" pero que utiliza ballestas en vez de muelles
En la actualidad hay pocos coches que montan esta suspensión debido a que su coste es
elevado. Alfa Romeo es uno de los fabricantes que monto este sistema, mas en concreto en el
modelo 75 (figura inferior). En la actualidad lo montan vehiculos como el Honda HR-V y el
Smart City Coupe.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
46
El "eje torsional" es otro tipo de suspensión semirigida (semi-independiente), utilizada en las
suspensiones traseras, en vehículos que tienen tracción delantera (como ejemplo: Wolkswagen
Golf). La traviesa o tubo que une las dos ruedas tiene forma de "U", por lo que es capaz de
deformarse un cierto angulo cuando una de las ruedas encuentra un obstáculo, para después
una vez pasado el obstáculo volver a la posición inicial.
Las ruedas están unidas rígidamente a dos brazos longitudinales unidos por un travesaño que
los une y que se tuerce durante las sacudidas no simétricas, dando estabilidad al vehículo.
Esta configuración da lugar, a causa de la torsión del puente, a una recuperación parcial del
ángulo de caída de alto efecto de estabilización, características que junto al bajo peso, al bajo
coste y al poco espacio que ocupan, ideal para instalarla junto con otros componentes debajo
del piso (depósito de combustible, escape, etc.). Esta configuración han convertido a este tipo
de suspensiones en una de las más empleadas en vehículos de gama media-baja.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
47
.
Suspensión
independiente
Actualmente la suspensión independiente a las cuatro ruedas se va utilizando cada vez mas
debido a que es la más óptima desde el punto de vista de confort y estabilidad al reducir de
forma independiente las oscilaciones generadas por el pavimento sin transmitirlas de una rueda
a otra del mismo eje. La principal ventaja añadida de la suspensión independiente es que
posee menor peso no suspendido que otros tipos de suspensión por lo que las acciones
transmitidas al chasis son de menor magnitud. El diseño de este tipo de suspensión deberá
garantizar que las variaciones de caída de rueda y ancho de ruedas en las ruedas directrices
deberán ser pequeñas para conseguir una dirección segura del vehículo. Por contra para
cargas elevadas esta suspensión puede presentar problemas. Actualmente éste tipo de
suspensión es el único que se utiliza para las ruedas directrices.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
48
El número de modelos de suspensión independiente es muy amplio y además posee
numerosas variantes. Los principales tipos de suspensión de tipo independiente son:
•
•
•
•
•
Suspensión de eje oscilante.
Suspensión de brazos tirados.
Suspensión McPherson.
Suspensión de paralelogramo deformable.
Suspensión multibrazo (multilink)
Suspensión
de
eje
oscilante
La peculiaridad de este sistema que se muestra en la figura inferior es que el elemento de
rodadura (1) y el semieje (2) son solidarios (salvo el giro de la rueda), de forma que el conjunto
oscila alrededor de una articulación (3) próxima al plano medio longitudinal del vehículo. Este
tipo de suspensión no se puede usar como eje directriz puesto que en el movimiento oscilatorio
de los semiejes se altera notablemente la caída de las ruedas en las curvas. Completan el
sistema de suspensión dos conjuntos muelle-amortiguador telescópico (4)
Una variante de este sistema es el realizado mediante un eje oscilante pero de una sola
articulación mostrado en la figura inferior. Esta suspensión es utilizada por Mercedes Benz en
sus modelos 220 y 300. La ventaja que presenta es que el pivote de giro (1) está a menor
altura que en el eje oscilante de dos articulaciones. El mecanismos diferencial (2) oscila con
uno de los palieres (3) mientras que el otro (4) se mueve a través de una articulación (6) que
permite a su vez un desplazamiento de tipo axial en el árbol de transmisión. El sistema también
cuenta con dos conjuntos muelle-amortiguador (7).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
49
Suspensión
de
brazos
tirados
o
arrastrados
Este tipo de suspensión independiente se caracteriza por tener dos elementos soporte o
"brazos" en disposición longitudinal que van unidos por un extremo al bastidor y por el otro a la
mangueta de la rueda. Si el eje es de tracción, el grupo diferencial va anclado al bastidor. En
cualquier caso las ruedas son tiradas o arrastradas por los brazos longitudinales que pivotan en
el
anclaje
de
la
carrocería.
Este sistema de suspensión ha dado un gran número de variantes cuyas diferencias estriban
fundamentalmente en cuál es el eje de giro del brazo tirado en el anclaje al bastidor y cuál es el
elemento
elástico
que
utiliza.
En la figura inferior se muestra como los brazos tirados pueden pivotar de distintas formas: en
la figura de la derecha los brazos longitudinales pivotan sobre un eje de giro perpendicular al
plano longitudinal del vehículo. Este tipo de suspensión apenas produce variaciones de vía,
caída o avance de la rueda. En la figura de la izquierda pivotan los brazos sobre ejes que
tienen componentes longitudinales, es decir sobre ejes oblicuos al plano longitudinal del
vehículo. A esta última variante también se la conoce como "brazos semi-arrastrados" y tiene la
ventaja de que no precisa estabilizadores longitudinales debido a la componente longitudinal
que tiene el propio brazo o soporte. Aquí las variaciones de caída y de vía dependen de la
posición e inclinación de los brazos longitudinales por lo tanto, permite que se varie durante la
marcha la caída y el avance de las ruedas con lo que se mejora la estabilidad del vehículo. En
cuanto al tipo de elementos elásticos que se utilizan en estas suspensiones, se encuentran las
barras de torsión y los muelles.
Sistemas de suspensión de brazos tirados con barras de torsión. Las barras se montan de
manera transversal a la carrocería. Como minimo se utilizan dos, pudiendo llegar incluso a
montar cuatro en vehículos cuyo tarado deba ser mayor. Por ejemplo, existen modelos que
montan dos barras de torsión en el puente trasero, mientras que un modelo similar pero con
mayor motorización, monta cuatro barras unidas por una gemela.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
50
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
51
Suspensión
McPherson
Esta suspensión fue desarrollada por Earle S. McPherson, ingeniero de Ford del cual recibe su
nombre. Este sistema es uno de los más utilizados en el tren delantero aunque se puede
montar igualmente en el trasero. Este sistema ha tenido mucho éxito, sobre todo en vehículos
más modestos, por su sencillez de fabricación y mantenimiento, el coste de producción y el
poco
espacio
que
ocupa.
Con esta suspensión es imprescindible que la carrocería sea mas resistente en los puntos
donde se fijan los amortiguadores y muelles, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos
por la suspensión.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
52
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
53
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
54
La figura inferior muestra un modelo detallado de una suspensión McPherson con brazo inferior
y
barra
estabilizadora.
La mangueta (1) de la rueda va unida al cubo (2) permitiendo el giro de éste mediante un
rodamiento (3). A su vez la mangueta va unida al bastidor a través de dos elementos
característicos de toda suspensión McPherson:
•
El brazo inferior (4) que va unido a la mangueta (1) mediante una unión elástica (A)
(rótula) y unido al bastidor mediante un casquillo (B).
•
El conjunto muelle helicoidal-amortiguador. El amortiguador (5) va anclado de forma fija
a la parte superior de la mangueta (1) y el muelle (6) es concéntrico al amortiguador y
está sujeto mediante dos copelas superior (C) e inferior (D). El amortiguador está unido
al bastidor por su parte superior mediante un cojinete de agujas (7) y una placa de
fijación (8). En las ruedas delanteras se hace necesaria la existencia de este cojinete
axial ya que el amortiguador al ser solidario a la mangueta gira con ésta al actuar la
dirección.
La suspensión tipo McPherson forma un mecanismo de tipo triángulo articulado formado por el
brazo inferior (4), el conjunto muelle-amortiguador y el propio chasis. El lado del triángulo que
corresponde al muelle-amortiguador es de compresión libre por lo que sólo tiene un único
grado de libertad: la tracción o compresión de los elementos elásticos y amortiguador. Al
transmitirse a través del muelle-amortiguador todos los esfuerzos al chasis es necesario un
dimensionado más rígido de la carrocería en la zona de apoyo de la placa de fijación (8).
Como elementos complementarios a esta suspensión se encuentra la barra estabilizadora (9)
unida al brazo inferior (4) mediante una bieleta (10) y al bastidor mediante un casquillo (E), y en
este caso un tirante de avance (11).
"Falsa"
McPherson
Actualmente existen múltiples variantes en cuanto a la sustitución del tirante inferior (4) que
pueden ser realizada por un triángulo inferior, doble bieleta transversal con tirante longitudinal,
etc. A estos últimos sistemas también se les ha denominado "falsa" McPherson, aunque en
cualquier caso todos ellos utilizan el amortiguador como elemento de guía y mantienen la
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
55
estructura
de
triángulo
articulado.
La suspensión clásica McPherson dispone de la barra estabilizadora como tirante longitudinal,
mientras que las denominadas "falsa" McPherson ya absorben los esfuerzos longitudinales con
la propia disposición del anclaje del elemento que sustituye al brazo inferior.
En la figura inferior se muestra un esquema McPherson donde se ha sustituido el brazo inferior
por un triángulo (1) que va unido a la mangueta (2) mediante una rótula (A) y a la cuna del
motor (3) mediante dos casquillos (C) y (D). El resto de los componentes es similar al de una
McPherson convencional.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
56
Suspensión
de
paralelogramo
deformable
La suspensión de paralelogramo deformable junto con la McPherson es la más utilizada en un
gran número de automóviles tanto para el tren delantero como para el trasero. Esta suspensión
también se denomina: suspensión por trapecio articulado y suspensión de triángulos
superpuestos.
En la figura inferior se muestra una suspensión convencional de paralelogramo deformable. El
paralelogramo está formado por un brazo superior (2) y otro inferior (1) que están unidos al
chasis a través de unos pivotes, cerrando el paralelogramo a un lado el propio chasis y al otro
la propia mangueta (7) de la rueda. La mangueta está articulada con los brazos mediante
rótulas esféricas (4) que permiten la orientación de la rueda. Los elementos elásticos y
amortiguador coaxiales (5) son de tipo resorte helicoidal e hidráulico telescópico
respectivamente y están unidos por su parte inferior al brazo inferior y por su parte superior al
bastidor. Completan el sistema unos topes (6) que evitan que el brazo inferior suba lo suficiente
como para sobrepasar el limite elástico del muelle y un estabilizador lateral (8) que va anclado
al brazo inferior (1).
Con distintas longitudes de los brazos (1) y (2) se pueden conseguir distintas geometrías de
suspensión de forma que puede variar la estabilidad y la dirección según sea el diseño de
estos tipos de suspensión.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
57
La evolución de estos sistemas de suspensión de paralelogramo deformable ha llegado hasta
las actuales suspensiones llamadas multibrazo o multilink.
Suspensiones
Multibrazo
o
Multilink
Las suspensiones multibrazo se basan en el mismo concepto básico que sus precursoras las
suspensiones de paralelogramo deformable, es decir, el paralelogramo está formado por dos
brazos transversales, la mangueta de la rueda y el propio bastidor. La diferencia fundamental
que aportan estas nuevas suspensiones es que los elementos guía de la suspensión
multibrazo pueden tener anclajes elásticos mediante manguitos de goma. Gracias a esta
variante las multibrazo permiten modificar tanto los parámetros fundamentales de la rueda,
como la caída o la convergencia, de la forma más apropiada de cara a la estabilidad en las
distintas situaciones de uso del automóvil. Esto significa que las dinámicas longitudinal y
transversal pueden configurarse de forma precisa y prácticamente independiente entre sí, y
que puede alcanzarse un grado máximo de estabilidad direccional y confort
A principios de los noventa se comenzó a instalar estos sistemas multibrazo en automóviles de
serie ya dando buenos resultados aunque había reticencias para los ejes no motores. En la
actualidad las grandes berlinas adoptan este sistema en uno de los trenes o en ambos. Para
que una suspensión se considere multibrazo debe estar formada al menos por tres brazos.
Las suspensiones multibrazo se pueden clasificar en dos grupos fundamentales:
•
•
Suspensiones multibrazo con elementos de guía transversales u oblicuos con
funcionamiento similar al de las suspensiones de paralelogramo deformable.
Suspensiones multibrazo que además disponen de brazos de guía longitudinal con un
funcionamiento que recuerda a los sistemas de suspensión de ruedas tiradas por
brazos longitudinales.
En la figura inferior se muestra en la parte izquierda un sistema multibrazo delantero y en la
derecha uno trasero del tipo paralelogramo deformable con tres brazos. La suspensión
delantera consta de un brazo superior (1) que va unido a una mangueta (2) larga y curvada
mediante un buje de articulación (A) y un brazo inferior transversal (3) que va unido a la
mangueta por una rótula doble (B) y al bastidor por un casquillo (C) que aísla de las
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
58
vibraciones. Cierra el paralelogramo deformable el propio bastidor como en cualquier
suspensión
de
este
tipo.
Esta suspensión dispone además de un tercer brazo (4) que hace de tirante longitudinal y que
está unido al bastidor y mangueta de la misma forma que el brazo inferior transversal (3). La
gran altura de la prolongación de la mangueta consigue una disminución de los cambios de
convergencia de la rueda y un ángulo de avance negativo.
La suspensión trasera (figura inferior) consta de un brazo superior (1) con forma de triángulo
como la delantera, pero dispone de dos brazos transversales, superior (2) e inferior (3) y un
tirante longitudinal inferior (4). Las articulaciones son similares al modelo de suspensión
delantera.
Ambos sistemas poseen como elementos elásticos muelles helicoidales y amortiguadores
telescópicos (5) y también barra estabilizadora. Observar que en la disposición delantera el
amortiguador va anclado a la barra inferior transversal (3) mediante una horquilla.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
59
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
60
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
61
Suspensión
Hidroneumática
Esta suspensión combina un sistema mixto de elementos hidráulicos y neumáticos que
garantiza una suspensión suave y elástica, facilitando, además, el reglaje y nivelación de la
carrocería de forma automática. Esta suspensión proporciona la confortable sensación de
"flotar", una gran estabilidad, que hace que apenas se noten las desigualdades del terreno y
también
un
notable
agarre
de
las
ruedas
al
mismo.
Este tipo de suspensión tiene como principio la utilización de unas esferas que tienen en su
interior un gas (nitrógeno) que es compresible y que se encuentran situadas en cada una de las
ruedas. La función que realiza el gas es la del muelle y esté es comprimido por la acción de un
liquido LHM (liquido hidráulico mineral) que recorre un circuito hidráulico que comunica cada
una de las cuatro ruedas.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
62
El esquema hidráulico de suspensión esta formado por 6 bloques hidráulicos:
•
•
Uno por cada rueda, formado por un cilindro, un amortiguador y una esfera de
suspensión (figura inferior)
Dos correctores de altura, uno para el eje delantero y otro para el eje trasero.
Esfera
de
suspensión
Las esferas son bloques neumáticos, similares al acumulador principal, que cumplen la misión
del muelle. En su interior se encuentra un gas (nitrógeno) a la presión de tarado que constituye
el elemento elástico de la suspensión. La presión de tarado y el volumen de la esfera depende
de:
•
•
•
La temperatura máxima de funcionamiento.
El desplazamiento del pistón en ambos sentidos.
La masa soportada por cada eje y el confort.
La presión de tarado de las esferas es idéntica en el mismo eje, pero distinta entre la parte
delantera y la trasera debido a las diferencias de carga a soportar.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
63
Amortiguador
Los amortiguadores de este tipo de suspensión aprovechan el circuito hidráulico para
desarrollar su función. Esto se consigue frenando el paso del liquido entre el cilindro y la esfera.
El amortiguador es de doble efecto y va insertado en el interior de la esfera. Esta constituido
por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se han efectuado unos orificios. Unas
válvulas deformables en forma de laminillas obturan el paso de aceite por los orificios. El
numero de laminillas depende de la carga soportada por cada eje. Por ejemplo, el eje delantero
puede montar un amortiguador con tres laminas para la compresión y tres para la extensión, y
el amortiguador trasero, cinco para la compresión y cinco para la extensión.
En los modelos mas recientes se utilizan amortiguadores disimétricos. Estos montan distinto
número de láminas para la compresión y para la extensión.
Cilindro
Es el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas a través del brazo de suspensión
al liquido hidráulico. El cilindro alberga el pistón, unido al vástago que se desliza por su interior,
y el liquido a presión. Por su parte superior va unido a la esfera de la suspensión, a la que
transmite la presión hidráulica.
En la figura inferior podemos ver el comportamiento del elemento de suspensión cuando pasa
la rueda por un realce o un bache en la carretera. En le primer caso el brazo de suspensión
(sube) se acerca a la carrocería, el émbolo empuja el líquido hacia la cámara inferior de la
esfera y comprime el nitrógeno de la cámara superior que actúa como muelle. Al separarse el
brazo de suspensión (baja) de la carrocería por el efecto de un bache, arrastra el émbolo, y el
nitrógeno se distiende empujando al liquido hacia el cilindro. Cuando funciona normalmente sin
ninguna variación, el liquido que llena la parte superior del cilindro y la cámara inferior del
conjunto elástico, se mantiene en equilibrio con la presión del gas.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
64
Constitución
y
funcionamiento
Cada rueda lleva acoplada una unidad de suspensión hidroneumática independiente, como la
representada en la figura inferior, unida al brazo de suspensión de cada rueda.
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, el brazo (9) transmite el movimiento al pistón (5) a
través de la bieleta (11) y el empujador (12) que comprime el aceite de la cámara 6,
presionando y comprimiendo el gas contenido en la cámara A de la esfera (2) que, en este
caso, hace las funciones de muelle o ballesta, recuperándose, al bajar la rueda, por el
retroceso del pistón. Entre la parte inferior de la esfera y el cilindro existe una válvula
bidireccional (3) que hace las funciones de amortiguador al regular el paso de aceite de un lado
a otro.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
65
Corrección
automática
La corrección automática de esta suspensión, que mantiene la altura de la carrocería portante
al aumentar o disminuir la carga del vehículo, se consigue haciendo entrar aceite a presión en
el cilindro (1) cuando aumenta la carga o haciéndole salir, cuando ésta disminuye, por medio
de una válvula de corredera (válvula niveladora).
Posicionado
de
tres
alturas
diferentes
El sistema permite, además, dar tres niveles de altura al vehículo: una normal para marcha por
ciudad, una alta para circular por malos caminos con grandes desniveles y otra baja, que hace
descender la carrocería y el centro de gravedad del vehículo para correr a grandes velocidades
por autopista.
Circuito
hidráulico
de
alimentación
El circuito hidráulico que regula el sistema de suspensión representado en el esquema (fig.
inferior) está constituido por una bomba (2) de alta presión, movida por el motor del vehículo,
que aspira aceite de un depósito (1) y lo envía a presión al acumulador (3) que lo mantiene a la
presión correcta de funcionamiento (unos 5 a 7 kgf/cm2) regulada por una válvula de descarga
(10). El aceite a presión, procedente de este elemento, pasa a través de un cerrojo (4) al
nivelador (5) que se mantiene cerrado mientras la carrocería ocupe su posición normal de
nivelación. La bomba de alta presión, análoga a la utilizada en los circuitos de servodirección,
mantiene la suficiente presión en el acumulador para ser utilizada en el circuito.
Funcionamiento
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, al subir ésta por efecto del mismo, desplaza al pistón
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
66
(5) (fig. superior) comprimiendo el aceite en la cámara (B) y el gas contenido en la cámara (A)
haciendo de muelle y amortiguador conjuntamente, absorbiendo así las reacciones de la rueda.
La presión progresiva en el gas mantiene, como en el caso de la suspensión neumática, una
deformación variable en el elemento elástico, haciendo que su curva característica de reacción
se mantenga dentro de los límites oscilatorios idóneos. A su vez, por control directo sobre la
presión en el líquido, hace que la carrocería se mantenga estable y nivelada cualquiera que
sea la posición de las ruedas con respecto a ella.
Cuando la carrocería baja por efecto de subir la rueda o por una mayor sobrecarga en el
vehículo, efectúa un desplazamiento del brazo de suspensión, que empuja el pistón del
nivelador (5) hacia el interior disminuyendo el recorrido de la suspensión pero, a su vez, origina
un giro en la barra de acoplamiento de las ruedas a la carrocería, produciendo una torsión en la
misma que hace girar la lengüeta de unión (9) al nivelador (5) que actúa sobre las válvulas para
dejar pasar el aceite a la unidad oleoneumática. El aumento de presión en el elemento de
rueda obliga a desplazar el pistón que, al empujar al brazo de suspensión, hace subir
nuevamente la carrocería. Este movimiento ascendente suprime la torsión de la barra de
acoplamiento y la lengüeta vuelve a su posición primitiva hasta que la carrocería alcance el
nivel establecido; en ese momento se cierran las válvulas del nivelador.
Cuando la rueda baje o la carrocería suba por efecto de la disminución de la carga en la
misma, se produce un efecto contrario en la torsión de la barra de acoplamiento (7) que mueve
la lengüeta (9) y las válvulas del nivelador en sentido contrario, dejando paso a la presión de
aceite en los elementos de la rueda hacia el depósito, con lo cual, al disminuir la presión en el
interior del cilindro, la carrocería baja, eliminando la torsión y cerrando nuevamente las válvulas
del
nivelador
cuando
ha
alcanzado
la
altura
establecida.
El cerrojo (4) (también conocida como válvula anticaida) tiene la misión de aislar a los
elementos de suspensión a motor parado para que no pierdan aceite o presión cuando el
vehículo se encuentre estacionado. Este dispositivo se cierra manualmente desde el tablero de
mandos por medio de la palanca (8) y se abre automáticamente al pisar el pedal de embrague.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
67
Mando
manual
de
nivel
Para establecer los distintos niveles de altura en la carrocería se dispone de una palanca al
alcance del conductor que acciona el nivelador en uno u otro sentido, para aumentar o
disminuir
la
presión
en
los
cilindros
de
suspensión.
Este sistema de nivelación manual permite, además, poder cambiar las ruedas sin necesidad
de utilizar el gato hidráulico. Para ello se sube la carrocería al máximo, aumentando la presión
en sus elementos de suspensión; en esta posición, se coloca un calzo en el lado de la rueda a
cambiar y se quita la presión, con lo cual, la carrocería tenderá a bajar, pero como no puede
hacerlo por estar calzada, será la rueda la que suba, quedando libre para ser reemplazada.
Depósito
de
aceite
Este depósito, constituido por un recipiente de chapa con una capacidad aproximada de 3 L.
lleva interiormente dos filtros de malla fina, situados, uno de ellos, a la salida de aspiración de
la bomba y, el otro, a la entrada del líquido de retorno del circuito, con el fin de mantener
constantemente purificado el aceite que circula por los elementos del circuito.
La capacidad total del circuito, incluido el depósito, es de unos 6,5 a 7 litros. El líquido, en el
interior del depósito, debe mantenerse a un nivel determinado, con capacidad suficiente para
mantener la presión en los elementos de suspensión y debe dejar espacio libre para el líquido
de retorno; éstos límites están entre 1,5 L como máximo y 1 L como mínimo, indicados en el
depósito de forma visible.
Bomba
de
alta
presión
Se trata de una bomba mecánica que es arrastrada por el motor mediante una correa. Aspira el
líquido hidráulico contenido en el depósito para enviarlo a presión a los elementos. La bomba
de alta presión esta formada por 5 o 6 pistones de aspiración central, dispuestos circularmente,
accionados por un plato oscilante. Los cilindros están mecanizados directamente en el cuerpo
de la bomba
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
68
Acumulador
de
presión
El acumulador sirve para alojar en su interior una reserva de liquido hidráulico a presión. Esta
reserva de presión sirve para suministrar liquido hidráulico rápidamente cuando exista una
demanda por el circuito de suspensión. La existencia del acumulador sirve para mejorar la
elasticidad de funcionamiento del circuito, ya que asume los choques hidráulicos de la
utilización. Ademas, descarga de trabajo a la bomba, permitiendo márgenes de reposo
evitando
fases
frecuentes
de
conjunción
y
de
disyunción.
Este elemento está constituido en su parte superior, por una esfera (1) de chapa embutida (fig.
inferior) con dos cámaras (A) y (B) separadas por una membrana elástica (2). La cámara
superior (A) contiene gas nitrógeno a una presión de 60 kgf/cm2 y en la inferior (B), unida por
un racor (3) al cuerpo de regulación, se aloja el aceite de reserva mandado por la bomba de
alta presión.
Conjuntor-disyuntor
(regulador
de
presión)
Este regulador esta constituida por dos válvulas cuyos muelles van tarados a la presión de
trabajo. Esta se debe situar entre los 145 bar, presión mínima necesaria, y los 170 bar, presión
máxima que satura el volumen de almacenaje del acumulador.
El conjuntor-disyuntor divide su funcionamiento en dos fases:
•
•
Fase de disyunción: en esta fase, la presión es superior a 170 bar. En este momento la
presión interna vence la fuerza de los muelles y cierra la alimentación de caudal. El
caudal de liquido llega desde la bomba por la acción de la válvula y se deriva al
depósito
mientras
la
utilización
queda
aislada.
Mientras se va consumiendo el liquido, el regulador permanece en esta posición hasta
que disminuye a la presión mínima de tarado, aproximadamente 145 bar.
Fase de conjunción: en esta fase, las cámaras A y B alcanzan una presión de 145 ± 5
bar. En este momento, el regulador cambia de posición. Se comunica la alimentación
de la bomba con la utilización. La salida hacia el depósito queda cerrada.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
69
Funcionamiento
El cuerpo inferior (fig. inferior) contiene el circuito de regulación (conjuntor-disyuntor), cuyo
funcionamiento consiste esencialmente en mantener la presión en el acumulador dentro de los
límites establecidos. El líquido a alta presión procedente de la bomba entra por un orificio,
levantado la válvula (2) pasando el líquido a presión a la parte baja del acumulador,
aumentando la presión en el mismo y en "el circuito de utilización". Cuando la presión aumenta
por encima del límite establecido, empuja la válvula (3) venciendo el resorte (4), con lo cual el
líquido regresa al depósito. La válvula (5) y el resorte (6) mantienen el circuito a la presión
establecida, haciendo que el líquido mandado por la bomba pase directamente al depósito
cuando en el circuito exista la presión correcta.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
70
Válvula
niveladora
(corrector
de
alturas)
Esta válvula mantiene constante la altura del vehículo con respecto al suelo
independientemente de la carga de que este disponga. El corrector de alturas es una válvula
distribuidora de tres vías con las siguientes posiciones:
•
•
•
Utilización con admisión, comunica los cilindros de suspensión con la fuente de alta
presión.
Utilización con escape, comunica los cilindros de suspensión con el depósito.
Utilización aislada de admisión y escape, distribuidor en posición neutra.
La válvula niveladora (fig. inferior) está constituido por una válvula de corredera (1) que permite
poner en comunicación la instalación del circuito con los elementos de suspensión
(acumulador-unidades oleoneumáticas), los elementos de suspensión con la descarga al
depósito y mantener la presión en el interior de los elementos de suspensión.
Las cámaras (C) y (D), aisladas con unas membranas elásticas (2), se encuentran llenas de
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
71
líquido procedente de las fugas existentes entre el eje distribuidor y el cilindro en sus
desplazamientos de funcionamiento, intercomunicadas entre sí y con salida de retorno al
depósito.
Válvula
anticaída
Esta constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistón con su
correspondiente muelle tarado. Su función es evitar que en una parada prolongada de vehiculo,
este pierda presión a través de los correctores de altura y el dosificador de frenos.
Cuando la válvula esta en reposo, el eje es empujado por su muelle y por la propia presión de
suspensión sobre su asiento, cerrando la comunicación entre corrector y cilindro.
De este modo se produce en el eje delantero aislamiento entre la suspensión y el corrector de
altura delantero, y en el eje trasero, aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura y el
dosificador de frenos.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
72
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
73
Sistema de Dirección
El conjunto de mecanismos que componen el sistema de dirección tienen la misión de orientar
las ruedas delanteras para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.
Para que el conductor no tenga que realizar esfuerzo en la orientación de las ruedas (a estas
ruedas se las llama "directrices"), el vehículo dispone de un mecanismo desmultiplicador, en los
casos simples (coches antiguos), o de servomecanismo de asistencia (en los vehículos
actuales).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
74
Características
que
deben
reunir
todo
sistema
dirección
Siendo la dirección uno de los órganos mas importantes en el vehículo junto con el sistema de
frenos, ya que de estos elementos depende la seguridad de las personas; debe reunir una
serie de cualidades que proporcionan al conductor, la seguridad y comodidad necesaria en la
conducción. Estas cualidades son las siguientes:
•
•
•
•
Seguridad: depende de la fiabilidad del mecanismo, de la calidad de los materiales
empleados y del entretenimiento adecuado.
Suavidad: se consigue con un montaje preciso, una desmultiplicación adecuada y un
perfecto
engrase.
La dureza en la conducción hace que ésta sea desagradable, a veces difícil y siempre
fatigosa. Puede producirse por colocar unos neumáticos inadecuados o mal inflados,
por un "avance" o "salida" exagerados, por carga excesiva sobre las ruedas directrices
y por estar el eje o el chasis deformado.
Precisión: se consigue haciendo que la dirección no sea muy dura ni muy suave. Si la
dirección es muy dura por un excesivo ataque (mal reglaje) o pequeña
desmultiplicación (inadecuada), la conducción se hace fatigosa e imprecisa; por el
contrario, si es muy suave, por causa de una desmultiplicación grande, el conductor no
siente la dirección y el vehículo sigue una trayectoria imprecisa. La falta de precisión
puede
ser
debida
a
las
siguientes
causas:
Por
excesivo
juego
en
los
órganos
de
dirección.
- Por alabeo de las ruedas, que implica una modificación periódica en las cotas de
reglaje
y
que
no
debe
de
exceder
de
2
a
3
mm.
- Por un desgaste desigual en los neumáticos (falso redondeo), que hace ascender a la
mangueta en cada vuelta, modificando por tanto las cotas de reglaje.
- El desequilibrio de las ruedas, que es el principal causante del shimmy, consiste en
una serie de movimientos oscilatorios de las ruedas alrededor de su eje, que se
transmite a la dirección, produciendo reacciones de vibración en el volante.
- Por la presión inadecuada en los neumáticos, que modifica las cotas de reglaje y que,
si no es igual en las dos ruedas, hace que el vehículo se desvíe a un lado.
Irreversibilidad: consiste en que el volante debe mandar el giro a las pero, por el
contrario, las oscilaciones que toman estas, debido a las incidencias del terreno, no
deben se transmitidas al volante. Esto se consigue dando a los filetes del sin fin la
inclinación adecuada, que debe ser relativamente pequeña.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
75
Como las trayectorias a recorrer por la ruedas directrices son distintas en una curva (la rueda
exterior ha de recorrer un camino mas largo por ser mayor su radio de giro, como se ve en la
figura inferior), la orientación que debe darse a cada una distinta también (la exterior debe
abrirse mas), y para que ambas sigan la trayectoria deseada, debe cumplirse la condición de
que todas las ruedas del vehículo, en cualquier momento de su orientación, sigan trayectorias
curvas de un mismo centro O (concéntricas), situado en la prolongación del eje de las ruedas
traseras. Para conseguirlo se disponen los brazos de acoplamiento A y B que mandan la
orientación de las ruedas, de manera que en la posición en linea recta, sus prolongaciones se
corten en el centro C del puente trasero o muy cerca de este.
Esta solución no es totalmente exacta, sino que existe un cierto error en las trayectorias
seguidas por las ruedas si se disponen de la manera reseñada. En la practica se alteran
ligeramente las dimensiones y ángulos formados por los brazos de acoplamiento, para
conseguir trayectorias lo más exactas posibles. La elasticidad de los neumáticos corrige
automáticamente
las
pequeñas
variaciones
de
trayectoria.
Las ruedas traseras siguen la trayectoria curva, como ya se vio, gracias al diferencial (cuando
el vehículo tiene tracción trasera), que permite dar a la exterior mayor numero de vueltas que a
la interior; pero como estas ruedas no son orientables y para seguir su trayectoria debe abrirse
más la rueda exterior, resulta de ello un cierto resbalamiento en curva, imposible de corregir,
que origina una ligera perdida de adherencia, más acusada si el piso está mojado, caso en el
que puede producirse el derrape en curvas cerradas tomadas a gran velocidad.
Arquitecturas
del
sistema
de
dirección
En cuanto se refiere a las disposiciones de los mecanismos que componen el sistema de
dirección, podemos distinguir dos casos principales: dirección para el eje delantero rígido y
dirección para tren delantero de suspensión independiente. Cada uno de estos casos tiene su
propia disposición de mecanismos.
El
sistema
de
dirección
para
eje
delantero
rígido
No se usa actualmente por lo que haremos una pequeña reseña sobre el sistema.
Se utiliza una barra de acoplamiento única (4) que va unida a los brazos de la rueda (3) y a la
palanca de ataque o palanca de mando (2).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
76
El sistema de dirección para tren delantero de suspensión independiente
Cuando hay una suspensión independiente para cada rueda delantera, como la separación
entre estas varía un poco al salvar las irregularidades de la carretera, se necesita un sistema
de dirección que no se vea afectada por estas variaciones y mantenga la dirección de las
ruedas siempre en la posición correcta.
Un tipo de dirección es el que utiliza una barra de acoplamiento dividida en tres partes
(1,
2,
3,
en
la
figura
inferior).
El engranaje (S) hace mover transversalmente el brazo (R) que manda el acoplamiento, a su
vez apoyado por la palanca oscilante (O) en la articulación (F) sobre el bastidor.
Para transformar el giro del volante de la dirección en el movimiento a un lado u otro del brazo
de mando, se emplea el mecanismo contenido en la caja de la dirección, que al mismo tiempo
efectúa una desmultiplicación del giro recibido, para permitir al conductor orientar las ruedas
con un pequeño esfuerzo realizado en el volante de la dirección. Se llama relación de
desmultiplicación, la que existe entre los ángulos de giro del volante y los obtenidos en la
orientación de las ruedas. Si en una vuelta completa del volante de la dirección (360º) se
consigue una orientación de 20º en las ruedas, se dice que la desmutiplicación es de 360:20 o,
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
77
lo que es igual 18:1. El valor de esta orientación varia entre 12:1 y 24:1, dependiendo este valor
del peso del vehículo que carga sobre las ruedas directrices.
Existen varios tipos de mecanismos de la dirección, están los de tornillo sin fin y los de
cremallera.
Mecanismos
de
dirección
de
tornillo
sinfín
Consiste en un tornillo que engrana constantemente con una rueda dentada. El tornillo se une
al volante mediante la "columna de dirección", y la rueda lo hace al brazo de mando. De esta
manera, por cada vuelta del volante, la rueda gira un cierto ángulo, mayor o menor según la
reducción efectuada, por lo que en dicho brazo se obtiene una mayor potencia para orientar las
ruedas que la aplicada al volante.
En la figura inferior se ha representado el sistema de tornillo y sector dentado, que consiste en
un tornillo sinfín (7), al que se une por medio de estrías la columna de la dirección. Dicho sinfín
va alojado en una caja (18), en la que se apoya por medio de los cojinetes de rodillos (4). Uno
de los extremos del sinfín recibe la tapadera (5), roscada a la caja, con la cual puede reglarse
el huelgo longitudinal del sinfín. El otro extremo de éste sobresale por un orificio en la parte
opuesta de la carcasa, donde se acopla el reten (20), que impide la salida del aceite contenido
en el interior de la caja de la dirección.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
78
Engranando con el sinfín en el interior de la caja de la dirección se encuentra el sector (11),
que se apoya en el casquillo de bronce (17) y que por su extremo recibe el brazo de mando
(28) en el estriado cónico, al que se acopla y mantiene por medio de la tuerca (30) roscada al
mismo eje del sector. Rodeando este mismo eje y alojado en la carcasa se monta el retén (24).
El casquillo de bronce (17), donde se aloja el eje del sector, es excéntrico para permitir,
mediante el tornillo con excéntrica (10) acercar mas o menos dicho sector el sinfín. con el fin de
efectuar el ajuste de ambos a medida que vaya produciendose desgaste. El tornillo de reglaje
(10) se fija por medio de la tuerca (8) para impedir que varíe el reglaje una vez efectuado. La
posición del casquillo (17) se regula por la colaboración de la chapa (22) y su sujección al
tornillo (27).
Mecanismo
de
dirección
de
cremallera
Esta dirección se caracteriza por la sencillez de su mecanismo desmultiplicador y su
simplicidad de montaje, al eliminar gran parte de la tiranteria direccional. Va acoplada
directamente sobre los brazos de acoplamiento de las ruedas y tiene un gran rendimiento
mecánico.
Debido a su precisión en el desplazamiento angular de las ruedas se utiliza mucho en
vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, ya que disminuye
notablemente los esfuerzos en el volante. Proporciona gran suavidad en los giros y tiene
rapidez de recuperación, haciendo que la dirección sea muy estable y segura.
El mecanismo esta constituido por una barra (1) tallada en cremallera que se desplaza
lateralmente en el interior del cárter. Esta barra es accionada por un piñón helicoidal (2)
montado en el árbol del volante y que gira engranado a la cremallera.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
79
En la esquema inferior se ve el despiece del sistema de dirección de cremallera, que consiste
en una barra (6), donde hay labrada una cremallera en la que engrana el piñón (9), que se aloja
en la caja de dirección (1), apoyado en los cojinetes (10 y 16). El piñón (9) se mantiene en
posición por la tuerca (14) y la arandela (13); su reglaje se efectúa quitando o poniendo
arandelas (11) hasta que el clip (12) se aloje en su lugar. La cremallera (6) se apoya en la caja
de dirección (1) y recibe por sus dos extremos los soportes de la articulación (7), roscado en
ella y que se fijan con las contratuercas (8). Aplicado contra la barra de cremallera (6) hay un
dispositivo (19), de rectificación automática de la holgura que pueda existir entre la cremallera y
el piñón (9). Este dispositivo queda fijado por la contratuerca (20).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
80
Al girar el volante en uno u otro sentido también lo hace la columna de la dirección unida al
piñón (9), que gira con ella. El giro de este piñón produce el movimiento de la barra de
cremallera (6) hacia uno u otro lado, y mediante los soportes de articulación (7), unidos por
unas bielas a los brazos de acoplamiento de las ruedas, se consigue la orientación de estas.
Esta unión se efectúa como se ve en la figura inferior, por medio de una rótula (B), que permite
el movimiento ascendente y descendente de la rueda, a cuyo brazo de acoplamiento se une.
La biela de unión resulta partida y unida por el manguito roscado de reglaje (A), que permite la
regulación de la convergencia de las ruedas.
Sistema
de
reglaje
en
el
mecanismo
de
cremallera
El reglaje para mantener la holgura correcta entre el piñón (1) y la cremallera (2), se realiza por
medio de un dispositivo automático instalado en la caja de dirección y que además sirve de
guía
a
la
cremallera.
El sistema consiste en un casquillo (3) acoplado a la caja de dirección (4), en cuyo interior se
desplaza un empujador (6) y tornillo de reglaje (7), que rosca en una pletina (8) fija con tornillo
(9) al casquillo. Una vez graduada la holgura entre el piñón y la cremallera, se bloquea la
posición
por
medio
de
la
contratuerca
(10).
Existen varios sistemas de reglaje de la holgura piñón cremallera, pero los principales son los
representados en las figuras.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
81
Sistemas
de
montaje
Teniendo en cuenta la situación y disposición del motor en el vehículo, así como los otros
órganos del mismo con respecto a la caja de la dirección, los fabricantes han adoptado
diferentes sistemas de enlace entre la cremallera y los brazos de acoplamiento, adaptados a
las características del vehículo.
•
Sistema lineal: el mas sencillo de todos ellos es el adaptado en los vehículos Simca y
Renault, que consiste en unir directamente la barra de cremallera (2) a los brazos de
las ruedas (6) a través de las bieletas o barras de acoplamiento (4). Estas bieletas se
unen por un extremo a la cremallera (2) y, por el otro, al brazo de acoplamiento (6), por
medio de unas rótulas (5); de esta forma se hace regulable la unión con las ruedas.
Este sistema, completamente lineal, transmite el movimiento directamente de la
cremallera a las ruedas directrices.
•
Sistema no lineal: el fabricante Peugeot utiliza un mecanismo que consiste en unir las
ruedas por medio de una barra de acoplamiento (2) en paralelo con la cremallera (1),
de lo cual resulta un ensamblaje no lineal, sino paralelo rígido y sin desmultiplicación.
La barra (2) se desplaza, al mismo tiempo, con la barra de cremallera (1), ya que
ambos elementos van unidos por medio de un pivote de acoplamiento o dedo (3). A los
extremos de la barra se unen unos pivotes roscados (4) y el guardapolvos (8) que
enlazan con las bieletas (6) de acoplamiento a las ruedas.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
82
Columna
de
la
dirección
Tanto en el modelo de la figura inferior como en otros, suele ir "partida" y unidas sus mitades
por una junta cardánica, que permite desplazar el volante de la dirección a la posición mas
adecuada de manejo para el conductor. Desde hace muchos años se montan en la columna
dispositivos que permiten ceder al volante (como la junta citada) en caso de choque frontal del
vehículo, pues en estos casos hay peligro de incrustarse el volante en el pecho del conductor.
Es frecuente utilizar uniones que se rompen al ser sometidas a presión y dispositivos
telescopicos o articulaciones angulares que impiden que la presión del impacto se transmita en
linea recta a lo largo de la columna.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
83
En la figura inferior se muestra el despiece e implantación de este tipo de dirección sobre el
vehículo. La carcasa (Q) o cárter de cremallera se fija al bastidor mediante dos soportes (P) en
ambos extremos, de los cuales salen los brazos de acoplamiento o bieletas de dirección (N),
que en su unión a la cremallera están protegidas por el capuchón de goma o guardapolvos (O),
que preserva de suciedad esta unión. El brazo de acoplamiento dispone de una rótula (M) en
su unión al brazo de mangueta y otra axial en la unión a la cremallera tapada por el fuelle (O).
Esta disposición de los brazos de acoplamiento permite un movimiento relativo de los mismos
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
84
con respecto a la cremallera, con el fin de poder seguir las oscilaciones del sistema de
suspensión, sin transmitir reacciones al volante de la dirección.
La columna de la dirección va partida, por las cuestiones de seguridad ya citadas, y para llevar
el volante a la posición idónea de conducción. El enlace de ambos tramos se realiza con la
junta universal (B) y la unión al eje del piñón de mando (K) se efectúa por interposición de la
junta
elástica
(D).
El ataque del piñón sobre la cremallera se logra bajo la presión ejercida por el muelle (S) sobre
el pulsador (R), al que aplica contra la barra cremallera de la parte opuesta al engrane del
piñón, mientras que el posicionamiento de esté se establece con la interposición de las
arandelas de ajuste (H).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
85
Rótulas
La rótula es el elemento encargado de conectar los diferentes elementos de la suspensión a las
bieletas de mando, permitiendose el movimiento de sus miembros en planos diferentes. La
esfera de la rótula va alojada engrasada en casquillos de acero o plásticos pretensados. Un
fuelle estanqueizado evita la perdida de lubricante. La esfera interior, macho normalmente, va
fija al brazo de mando o a los de acoplamiento y la externa, hembra, encajada en el macho
oscila en ella; van engrasadas, unas permanentes herméticas que no requieren mantenimiento,
otras abiertas que precisan ajuste y engrase periódico.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
86
Cotas de reglaje de la dirección
Para que le funcionamiento de la de dirección resulte adecuado, es preciso que los elementos
que lo forman cumplan unas determinadas condiciones, llamadas cotas de dirección o
geometría de dirección, mediante las cuales, se logra que las ruedas obedezcan fácilmente al
volante de la dirección y no se altere su orientación por las irregularidades del terreno o al
efectuar una frenada, resultando así la dirección segura y de suave manejo. También debe
retornar a la linea recta y mantenerse en ella al soltar el volante después de realizar una curva.
Las cotas que determinan la geometría del sistema de dirección son:
•
•
•
•
•
Ángulo de salida
Ángulo de caída
Ángulo de avance
Cotas conjugadas
Convergencia de las ruedas
Los nombres con que se han identificado los ángulos son los mas habituales, pero en
bibliografía de origen no hispano pueden encontrarse que al avance se le llama Caster, a la
salida kin-pin inclination, a la caída Camber, la convergencia Toe-in y la divergencia Toe-aut.
Ángulo
de
salida
Se llama ángulo de salida al ángulo (As) que forman la prolongación del eje del pivote, sobre el
que gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de
apoyo de la rueda y cuyo vértice coincide en A´. Este ángulo suele estar comprometido entre 5
y
10º,
siendo
en
la
mayoría
de
los
vehículos
de
6
a
7º.
Esta disposición del pivote sobre el que se mueve la mangueta reduce el esfuerzo a realizar
para la orientación de la rueda ya que, depende directamente de la distancia "d" (figura inferior)
cuanto menor sea "d" menor será el esfuerzo a realizar con el volante para orientar las ruedas.
Este esfuerzo será nulo cuando el eje del pivote pase por el punto "A", centro de la superficie
de contacto del neumático con el suelo. En este caso solo habría que vencer el esfuerzo de
resistencia de rodadura (Fr) correspondiente al ancho del neumático, ya que el par de giro seria
nulo. En la practica "d" no puede ser cero ya que, entonces la dirección se volvería inestable.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
87
De la inclinación del eje del pivote resultan fuerzas de retroceso, las cuales, después del paso
de una curva, hacen volver a las ruedas a la posición en linea recta en sentido de la marcha.
Esto es debido a que al orientar la rueda para tomar una curva, como gira sobre el eje de
pivote y éste esta inclinado. la rueda tiende a hundirse en el suelo, y como no puede hacerlo,
es la carrocería la que se levanta, oponiendose a esto su propio peso, por lo cual, en cuanto se
suelte el volante de la dirección, el peso de la carrocería, que tiende a bajar, hará volver la
rueda
a
su
posición
de
marcha
en
linea
recta.
Además el ángulo de salida, minimiza el efecto de las irregularidades de la carretera en el
ensamblaje del conjunto de dirección.
La presión de inflado de los neumáticos tiene una importancia vital en este ángulo, pues con
menor presión, el punto "A´" se desplaza mas hacia abajo, aumentando la distancia "d" y, por
tanto, el esfuerzo para girar las ruedas.
Ángulo
de
caída
Se llama ángulo de caída al ángulo"Ac" que forma la prolongación del eje de simetría de la
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
88
rueda con el vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.
Este ángulo se consigue dando al eje de la mangueta una cierta inclinación con respecto a la
horizontal. Tiene por objeto desplazar el peso del vehículo que gravita sobre este eje hacia el
interior de la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que se
apoya la rueda.
La mangueta esta sometida a esfuerzos de flexión equivalentes a peso que sobre ella gravita
(P) por su brazo de palanca (d). Con el ángulo de caída lo que se busca es reducir el brazo de
palanca o distancia (d), por ello al inclinar la rueda, se desplaza el punto de reacción (A) hacia
el pivote, con lo que el brazo de palanca o distancia (d) se reduce y, por tanto, también se
reduce el esfuerzo a que están sometidos los rodamientos de la mangueta.
El valor del ángulo de caída (Ac), que suele estar comprendido entre treinta minutos y un
grado, hace disminuir el ángulo de salida (As), aunque mantiene se mantiene dentro de unos
limites suficientes.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
89
Ángulo
de
avance
Se llama ángulo de avance, al ángulo (Aa) que forma la prolongación del eje del pivote con el
eje vertical que pasa por el centro de la rueda y en el sentido de avance de la misma.
Cuando el empuje del vehículo se realiza desde las ruedas traseras (propulsión), el eje
delantero es arrastrado desde atrás, lo que supone una inestabilidad en la dirección. Esto se
corrige dando al pivote un cierto ángulo de avance (Aa), de forma que su eje corte a la linea de
desplazamiento un poco por delante del punto (A) de apoyo de la rueda. Con ello aparece una
acción de remolque en la propia rueda que da fijeza a la dirección, haciendo que el punto (A)
de apoyo tienda a estar siempre en linea recta y por detrás de (B) punto de impulsión.
Al girar la dirección para tomar una curva la rueda se orienta sobre el punto (B) fijado para el
avance: esto hace que el punto (A) se desplace hasta (A´), creandose un par de fuerzas que
tiende a volver a la rueda a su posición de linea recta ya que, en esta posición, al ser (d = 0),
desaparece el par.
De esta forma se consigue dar a la dirección fijeza y estabilidad, ya que las desviaciones que
pueda tomar la rueda por las desigualdades del terreno, forman este par de fuerzas que la
hacen
volver
a
su
posición
de
linea
recta.
El avance debe ser tal, que cumpla la misión encomendada sin perturbar otras condiciones
direccionales. Si este ángulo es grande, el par creado también lo es, haciendo que las ruedas
se orienten violentamente. Si el ángulo es pequeño o insuficiente, el par de orientación también
lo
es,
resultando
una
dirección
inestable.
El ángulo de avance suele estar comprendido entre 0 y 4º para vehículos con motor delantero y
de 6 a 12º para vehículos con motor trasero.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
90
Cotas
conjugadas
Las cotas de salida y caída hacen que el avance corte a la linea de desplazamiento por delante
y hacia la derecha de punto (A). De ello resulta que, para vehículos de propulsión trasera, el
empuje que se transmite el eje delantero pasa de éste a la rueda por el pivote, teniendo su
punto de tiro en la rueda sobre el punto (B). Como la resistencia de rodadura actúa sobre su
punto de apoyo (A), resulta un par de fuerzas que tiende a abrir la rueda por delante, debiendo
dar
una
convergencia
a
la
rueda
para
corregir
esta
tendencia.
La convergencia será tanto mayor cuanto mas adelantado y hacia la derecha se encuentre el
punto (B). Esta posición viene determinada por los ángulos de caída, salida y avance, lo que
quiere decir que la convergencia depende directamente de estas tres cotas.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
91
En vehículos con tracción delantera, la fuerza de empuje está aplicada al mismo punto de
apoyo de la rueda, siendo las ruedas traseras remolcadas sin ejercer efecto alguno sobre la
dirección. No obstante, se les da un pequeño avance para mantener estable la dirección
resultando, junto a las cotas de salida y caída, una convergencia que pueda ser positiva o
negativa.
Convergencia
La convergencia o paralelismo de las ruedas delanteras es la posición que ocupan las dos
ruedas con respecto al eje longitudinal del vehículo. Este valor se mide en milímetros y es la
diferencia de distancia existente entre las partes delanteras y traseras de las llantas a la altura
de la mangueta; está entre 1 y 10 mm para vehículos con propulsión y cero a menos 2 mm
para
vehículos
con
tracción.
El ángulo de caída (Ac) y el de salida (As) hace que la rueda esté inclinada respecto al terreno
y que al rodar lo haga sobre la generatriz de un "cono" lo que implica que las ruedas tienden a
abrirse. Para corregir esto se cierran las ruedas por su parte delantera, con lo que adelanta el
vértice del cono en el sentido de la marcha.
La convergencia también contrarresta el par de orientación que se forma entre el empuje y el
rozamiento de la rueda y que tiende a abrirla, siendo esta la razón de que los coches con
propulsión tengan mayor convergencia que los de tracción, en efecto: debido al avance y
salida, la prolongación del pivote corta al suelo en un punto mas adelantado y hacia el centro
que el de apoyo del neumático. Si el coche lleva propulsión, la fuerza de empuje se transmite a
la rueda delantera a través del pivote y la de resistencia se aplica en el punto de contacto del
neumático, esto origina un par de giro que tiende a abrir las ruedas delanteras, cosa que no
ocurre en vehículos con tracción ya que la fuerza se aplica en el punto de contacto.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
92
El ángulo de convergencia (Av) o desviación angular de las ruedas con respecto a la dirección
de marcha, se expresa en función de las distancias (A) y (B) y de la cota (h), o bien, del
diámetro de la llanta (d). La formula para calcular este ángulo es:
El que el valor de la convergencia pueda ser positivo o negativo (divergencia) depende de los
valores que tengan los ángulos de caída, salida y, ademas, de que el vehículo sea de tracción
delantera o propulsión trasera. El valor de esta convergencia viene determinado por los valores
de las cotas de caída, salida y avance.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
93
La convergencia, determinada en función del resto de las cotas de dirección, debe mantenerse
dentro de los limites establecidos por el fabricante ya que, cualquier alteración produce la
inestabilidad en la dirección; además debe ser igual en las dos ruedas.
Una convergencia excesiva, al producir mayor tendencia en la orientación de las ruedas para
seguir la trayectoria en linea recta, produce un desgaste irregular en los neumáticos que se
manifiesta por el desgaste lateral que se produce en su banda de rodadura.
•
•
En los vehículos con propulsión trasera, la resistencia a la rodadura de las ruedas
delanteras crea un par que tiende a abrir ambas ruedas, para compensar este efecto,
se contrarresta con un ángulo de convergencia positivo.
En el caso de vehículos con tracción delantera, el problemas es distinto, el esfuerzo de
tracción de las ruedas produce un par que actúa en sentido contrario que en el caso
anterior, es decir tendiendo a cerrar las ruedas en vez de abrirlas, por consiguiente
para compensar esta tendencia será necesario dar a las ruedas un ángulo de
convergencia negativo (divergencia).
Una excesiva convergencia respecto a la que nos da el fabricante, provoca un desgaste lateral
en la zona exterior de los neumáticos. Una convergencia insuficiente provoca un desgaste
lateral en el interior de los neumáticos.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
94
Suspensión
independiente
Las cotas de dirección varían de forma sustancial según sea el vehículo con dirección montada
sobre eje rígido o sobre suspensión independiente. Excepto el ángulo de salida que apenas
varia los demásángulos varían sensiblemente, debido al diferente montaje de las ruedas, que
se mueven y separan entre sí, de forma distinta a como lo hacen las montadas sobre eje rígido.
Otra característica a tener en cuenta es el creciente aumento del grosor de los neumáticos y
disminución de la presión de los neumáticos. Los constructores de automóviles han
determinado experimentalmente para cada caso los valores mas convenientes
Así ocurre que el avance es mucho menor y en bastantes casos negativo, o sea, que el pivote
va hacia atrás en vez de apuntar adelante. La caída es prácticamente nula (de 3/4º positivo a
1º negativo). La convergencia aun es positiva en la mayoría de automóviles (de 0 a 6
milímetros, como eje rígido); pero ya algunos la tienen negativa, o sea, que las ruedas abren
hacia delante (divergencia).
Comprobación
Así pues, salvo deformación aparente por largo uso, carga excesiva o golpe, las cotas que
deben comprobarse son: avance, caída, y convergencia, y precisamente por este orden, pues
cada una influye en las siguientes. Si se tiene cuidado de no dar golpes de refilón a las ruedas
contra los bordillos, piedra grandes, etc., no es fácil que se desregle la dirección por torceduras
del eje o doblado de las bielas y palancas de la dirección, y, por tanto, el ajuste se limitará casi
siempre a la convergencia, la mas sencilla de medir y corregir. La convergencia al ser una cota
resultante directa de las otras tres cotas (salida, caída y avance), cualquier variación en
cualquiera de ellas produce una desviación en la convergencia. Siendo esta cota la única fácil
de corrección en el vehículo, para pequeñas desviaciones en la cotas de salida, caída y
avance, en muchos talleres ante la dificultad de corrección en ellas se actúa corrigiendo la
convergencia
para
compensar
el
efecto
conjugado
del
conjunto.
Los síntomas que denuncian alteración de las cotas y que aconsejan revisión especial son los
siguientes:
•
•
Desgaste de las cubiertas mas acentuado en una mitad de la banda de rodadura que
en la otra: la causa será un ángulo de caída excesivo si el desgaste es hacia afuera del
vehículo; si por el lado de dentro, caída insuficiente.
Un achaflamiento con desgaste en borde afilado, si éste queda hacia dentro del
vehículo denota exceso de convergencia; si por fuera, falta.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
95
En general, cualquier anomalía en el desgaste de las cubiertas aconseja revisar
inmediatamente la alineación de las ruedas.
Radio
de
giro
máximo
La distancia entre pivotes (a) que recibe el nombre de vía y la longitud e inclinación de los
brazos de acoplamiento en función de la batalla (b) del vehículo, que corresponde a la distancia
entre ejes, determinan una de las características de la dirección, como es su radio de giro
máximo. Este radio viene determinado de forma que las ruedas puedan girar describiendo un
circulo de diámetro cuatro veces mayor que la batalla del vehículo.
El ángulo de viraje (Avi ) para un determinado radio de giro (R), según los triángulos
rectángulos 0AB y 0CD de la figura inferior, se obtiene por la función trigonométrica de los
ángulos que forman las ruedas en función de la batalla (b) del vehículo y del ancho de vía (a).
Teniendo en cuenta que el radio de giro mínimo en los vehículos suele ser aproximadamente el
doble de la batalla o distancia entre ejes: R = 2 b. El ángulo de viraje máximo entre las ruedas
es:
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
96
Influencia
del
estado
de
los
neumáticos
en
la
Dirección
Se ha estudiado, al explicar las cotas de dirección, la gran influencia de una presión del
neumático defectuosa. Un neumático con presión baja es el peor defecto que puede permitirse
en las ruedas, en cuanto a su economía. Además de desgastarse desigualmente, por los
bordes de la banda de rodadura, según se muestra en la figura inferior, detalle 1, la destrucción
es muy rápida, por la gran deformación a que está sometida la cubierta que, al rodar, produce
tensiones y deformaciones con roces en los flancos que elevan su temperatura produciendo el
corte
de
los
tejidos
que
sirven
para
reforzar
la
goma.
Una presión excesiva hace que la dirección sea mas suave, pero aumenta las trepidaciones y
aumenta la fatiga en todas las articulaciones, desgastando la cubierta desigualmente por el
centro de la banda de rodadura.
Los defectos en la alineación de las ruedas influyen mucho en el desgaste rápido y desigual de
las cubiertas e incluso con la sola observación de una rueda prematuramente desgastada un
técnico puede deducir, aproximadamente la cota o cotas que han dado lugar al desgaste
anormal.
En líneas generales podemos decir que, excepto el avance que aunque sea excesivo no
produce desgaste de los neumáticos, las otras cotas suelen producir los siguientes:
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
97
•
•
•
Una caída anormal tanto positiva como negativa, crea en el neumático diámetros
variables lo que hace que el diámetro más pequeño frote contra el suelo desgastando
con gran rapidez los bordes de la banda de rodadura (parte exterior con exceso de
caída y parte interior con exagerada caída negativa).
La salida suele ser fija en casi todos los vehículos modernos, e influye en la caída por
lo tanto si la primera se deforma, los desgastes producidos por la salida son los
mismos que los que se deben a la caída.
La convergençia, por poco que varíe, influye mucho en el desgaste de las cubiertas, si
ésta es pequeña desgasta la parte interior del neumático derecho y si es superior a la
debida desgasta la parte exterior del neumático izquierdo, en vehículos con conducción
por la izquierda y lo contrario, en aquellos que ruedan por la derecha. El desgaste
debido a esta cota, produce un leve reborde que puede apreciarse, pasando la mano
por la banda de rodadura de dentro hacia fuera, y el debido a una divergencia anormal
se aprecia pasando la mano en sentido contrario.
Los desgastes anormales son siempre producidos por frote de la cubierta con el pavimento y
es muy difícil establecer con exactitud la causa que puede producirlo, pues pueden ser varias a
la
vez.
Además de las mencionadas por defecto de las cotas, influyen también, de una forma muy
acusada, el "shimmy", presión de inflado, deformación del chasis, etc.
Valores reales de las cotas de reglaje de un automóvil de la marca: Renault Laguna II
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
98
Dirección asistida
Debido al empleo de neumáticos de baja presión y gran superficie de contacto, la maniobra en
el volante de la dirección para orientar las ruedas se hace difícil, sobre todo con el vehículo
parado. Como no interesa sobrepasar un cierto limite de desmultiplicacíon, porque se pierde
excesivamente la sensibilidad de la dirección, en los vehículos se recurre a la asistencia de la
dirección, que proporciona una gran ayuda al conductor en la realización de las maniobras y, al
mismo tiempo, permite una menor desmultiplicación, ganando al mismo tiempo sensibilidad en
el
manejo
y
poder
aplicar
volantes
de
radio
mas
pequeño.
La dirección asistida consiste en acoplar a un mecanismo de dirección simple, un circuito de
asistencia llamado servo-mando. Este circuito puede ser accionado por el vacío de la admisión
o el proporcionado por una bomba de vacío, la fuerza hidráulica proporcionada por una bomba
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
99
hidráulica, el aire comprimido proporcionado por un compresor que también sirve para accionar
los frenos y también últimamente asistido por un motor eléctrico (dirección eléctrica).
El mas usado hasta ahora es el de mando hidráulico (aunque actualmente los sistemas de
dirección con asistencia eléctrica le están comiendo terreno) del que se muestra el esquema
básico en la figura inferior. Puede verse en ella que el volante de la dirección acciona un piñón,
que a su vez mueve una cremallera como en una dirección normal de este tipo; pero unido a
esta cremallera se encuentra un pistón alojado en el interior de un cilindro de manera que a
una u otra de las caras puede llegar el liquido a presión desde una válvula distribuidora, que a
su vez lo recibe de un depósito, en el que se mantiene almacenado a una presión determinada,
que proporciona una bomba y se conserva dentro de unos limites por una válvula de descarga.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
100
Ventajas e inconvenientes de la servodirección
•
•
Ventajas:
1ª.- Reducen el esfuerzo en el volante, con menor fatiga para el conductor, ventaja muy
conveniente en los largos recorridos o para las maniobras en ciudad.
2ª.- Permiten acoplar una dirección mas directa; es decir, con una menor reducción con
lo que se obtiene una mayor rapidez de giro en las ruedas. Esto resulta especialmente
adecuado
en
los
camiones
y
autocares.
3ª.- En el caso de reventón del neumático, extraordinariamente grave en las ruedas
directrices, estos mecanismos corrigen instantáneamente la dirección, actuando
automáticamente sobre las ruedas en sentido contrario al que el neumático reventado
haría
girar
al
vehículo.
4ª No presentan complicaciones en el montaje, son de fácil aplicación a cualquier
vehículo
y
no
afectan
a
la
geometría
de
la
dirección.
5ª.- Permiten realizar las maniobras mas delicadas y sensibles que el conductor
precise, desde la posición de paro a la máxima velocidad. La capacidad de retorno de
las ruedas, al final del viraje, es como la de un vehículo sin servodirección.
6ª.- En caso de avería en el circuito de asistencia, el conductor puede continuar
conduciendo en las mismas condiciones de un vehículo sin servodirección, ya que las
ruedas continúan unidas mecánicamente al volante aunque, naturalmente, tenga que
realizar mayor esfuerzo en el mismo.
Inconvenientes:
Los inconvenientes de estos mecanismos con respecto a las direcciones simples con
prácticamente nulos ya que, debido a su simplicidad y robustez, no requieren un
entretenimiento especial y no tienen prácticamente averías. Por tanto los únicos
inconvenientes
a
destacar
son:
1ª.- Un costo mas elevado en las reparaciones, ya que requieren mano de obra
especializada.
2ª.- El costo mas elevado de este mecanismo y su adaptación inicial en el vehículo,
con respecto a la dirección simple.
Modelos
de
sistemas
de
servodirección
hidráulica
Uno de los mas empleados de este tipo de sistemas es el de Virex-Fulmina, cuya disposición
de elementos corresponde al tipo integral (mando directo). Esta formada por un dispositivo
hidráulico de accionamiento, montado en su interior, y un mecanismo desmultiplicador del tipo
sinfín
y
tuerca.
El circuito hidráulico esta constituido (figura inferior) por una bomba de presión (2) accionada
por el motor del vehículo y cuya misión es enviar aceite a presión al dispositivo de mando o
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
101
mecanismo integral (1) de la servodirección. El aceite es aspirado de un depósito (3) que lleva
incorporado un filtro para la depuración del aceite. La conducción del aceite a presión entre los
tres elementos se realiza a través de las tuberías flexibles (4, 5 y 6) del tipo de alta presión.
El émbolo (1) del dispositivo hidráulico (figura inferior), alojado en el interior del mecanismo de
la dirección, actúa al mismo tiempo como amortiguador de las oscilaciones que se pudieran
transmitir desde las ruedas a la dirección. Por ejemplo, en caso de un reventón en una de las
ruedas, la válvula de distribución (2) reacciona automáticamente en sentido inverso al
provocado por el reventón; esto permite al conductor mantener el control del vehículo hasta
poderlo
parar
con
solo
mantener
sujeto
el
volante.
Existe ademas, un dispositivo hidráulico de reacción de esfuerzos sobre el volante,
proporcional al esfuerzo realizado por la dirección, que permite al conductor conocer las
reacciones del vehículo en todo momento, haciendo la dirección sensible al mando.
Como hemos visto hasta ahora la dirección asistida se divide en lo que hemos llamado
dirección simple o mando mecánico y en el sistema de asistencia a la dirección o mando
hidráulico.
Dispositivo
de
mando
mecánico
El mando mecánico esta formado por un mecanismo desmultiplicador de tornillo sinfín y tuerca.
El husillo del sinfín (3), unido al árbol de la dirección, va apoyado, a través del dispositivo
elástico de la válvula distribuidora (2) sobre dos rodamientos axiales. El giro del volante se
transmite del husillo (3) a la tuerca (4), que se desplaza longitudinalmente empujado al émbolo
de mando (1) unido a ella. El émbolo va unido, a su vez, a través de una biela (5), a la manivela
(6) que hace girar al eje (7) y al brazo de mando (8).
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
102
Dispositivo
de
mando
hidráulico
La válvula de distribución (figura inferior), situada en el interior del cuerpo central de la
servodirección, esta formada por una caja de válvulas (1), en cuyo interior se desplaza una
corredera (2) movida por el árbol de la dirección (3). Esta válvula canaliza, según la maniobra
realizada en el volante, el aceite a presión hacia uno u otro lado del émbolo (4) de doble efecto.
Mientras no se actúa sobre el volante; las válvulas se mantienen abiertas por estar situada la
corredera en su posición media. Esta posición es mantenida por un dispositivo elástico de
regulación por muelles (5), que tienen una tensión inicial apropiada a las características del
vehículo. En esta posición el aceite tiene libre paso de entrada y salida por el interior del
distribuidor sin que realice presión alguna sobre las caras del émbolo.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
103
Al girar el volante para tomar una curva, es necesario vencer previamente la fuerza de
resistencia que oponen los muelles para actuar las válvulas; esto hace que, para maniobras
que requieren poco esfuerzo sobre el volante, las válvulas no actúan, realizandose la maniobra
con el dispositivo mecánico sin intervención del mecanismo de asistencia.
Vencido ese pequeño esfuerzo, y para mayores maniobras con el volante, las válvulas actúan
desplazandose en uno u otro sentido y contando el paso de aceite a presión en una de las
caras del émbolo. La presión del aceite sobre la otra cara del émbolo ayuda al conductor a
realizar la maniobra necesaria. En las figuras inferiores pueden verse el funcionamiento y como
se desplaza la corredera y los anillos que forman las válvulas, así como el paso de aceite al
lado correspondiente del émbolo. El aceite sin presión, desalojado por el émbolo es expulsado
a través de la válvula correspondiente nuevamente al depósito.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
104
La presión de aceite necesaria en cada maniobra es regulada automáticamente en función del
esfuerzo de reacción necesario para hacer girar las ruedas del vehículo. Este esfuerzo de
reacción depende de la carga que gravita sobre las ruedas del estado de los neumáticos y de
la
velocidad
del
vehículo
en
el
momento
de
efectuarse
la maniobra.
Para cada presión de maniobra, que oscila de 0 a 70 kg/cm2, se produce un autoequilibrio en
las válvulas que regulan con su mayor o menor paso de aceite la presión necesario.
En el interior del cuerpo de válvulas, y situada entre los conductos de entrada y salida de
aceite, hay instalada una válvula de seguridad que, en caso de avería en el sistema hidráulico,
establece automáticamente la circulación continua de aceite sin transmitir presión de uno al
otro lado del émbolo. Con esto se anula el peligro de bloqueo en la dirección y se permite la
conducción mecánica sin la ayuda de la servo-dirección. Dada la misión que cumple esta
válvula, esta prevista de forma que, ni por desgaste no por causa accidental, pueda anularse
su funcionamiento.
Bomba
de
presión
El tipo de bomba empleado en estas servodirecciones es el de tipo de paletas que proporciona
un caudal progresivo de aceite hasta alcanzar las 1000 r.p.m. y luego se mantienen
prácticamente constante a cualquier régimen de funcionamiento por medio de unos limitadores
de caudal y presión situados en el interior de la misma.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
105
El limitador o regulador de caudal está formado por una válvula de pistón (1) y un resorte
tarado (2), intercalados entre la salida de la cámara de presión y el difusor de la bomba; hace
retornar el caudal sobrante al circuito de entrada. El limitador de presión esta formado por una
válvula de asiento cónico o una esfera (3) y un resorte tarado (4), que comunica la salida de
aceite
con
la
parte
anterior
del
difusor.
El accionamiento de la bomba se efectúa por una polea y correas trapeciales acopladas a la
transmisión del motor.
Servodirección
hidráulica
coaxial
Esta servodirección se caracteriza por llevar el sistema de accionamiento hidráulico (cilindro de
doble efecto) independiente del mecanismo desmultiplicador, aplicando el esfuerzo de
servoasistencia. coaxialmente, es decir, en paralelo con el sistema mecánico.
La servodirección coaxial puede aplicarse a cualquier tipo de dirección comercial, ya sea del
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
106
tipo
sinfín
o
de
cremallera.
El circuito hidráulico esta formado por un depósito (1) y una bomba que suministran aceite a
presión a la válvula distribuidora de mando (2). Esta válvula acoplada a la dirección, es
accionada el mover el volante y tiene como misión dar paso al aceite a una u otra cara del
émbolo del cilindro de doble efecto (3). El cilindro puede ir acoplado en el cuerpo de válvulas o
acoplado directamente al sistema direccional de las ruedas (bieletas) como ocurre en las
direcciones de cremallera.
Colocación, despiece y funcionamiento de un sistema de servodirección en el vehículo
de la marca Audi 100
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
107
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
108
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
109
Esquema de situación y funcionamiento de un sistema de servodirección de un vehículo
de la marca Audia 80 Quattro.
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
110
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
111
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
112
“Educar con el corazón de Don Bosco” 120 años al servicio de los jóvenes
Educar evangelizando y evangelizar educando, mediante una formación
continua y de calidad
113